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JP3453495B2 - 密着型イメージセンサ及び画像読取装置 - Google Patents

密着型イメージセンサ及び画像読取装置

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JP3453495B2
JP3453495B2 JP17193097A JP17193097A JP3453495B2 JP 3453495 B2 JP3453495 B2 JP 3453495B2 JP 17193097 A JP17193097 A JP 17193097A JP 17193097 A JP17193097 A JP 17193097A JP 3453495 B2 JP3453495 B2 JP 3453495B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スキャナや複写機
等に用いて密着型イメージセンサ及び画像読取装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２６〜２８は従来のイメージセンサの
一例を示すもので、各図に示すように、センサ部１と、
センサ部１を実装するためのセンサ基板２と、レンズア
レー３と、照明装置４と、透明なガラス板５と、それら
を位置決め保持するためのフレーム６とから構成されて
いる。照明装置４は光源としてリードフレームタイプの
ＬＥＤ７と、導光体８とから構成されている。センサ部
１の出力はセンサ基板２に設けられたコネクタ１３を介
して外部システムに接続される。なお、光源としてはＬ
ＥＤのほかに、ハロゲン、キセノン等の電球でもよい。
【０００３】また、ＬＥＤ７と外部システムとの電気的
接続は、リード部１１とＬＥＤコネクタ１２とからなる
コネクタケーブル１６を介して行われる。図２７に示す
ように、ここではＬＥＤ７は導光体８を挟む位置に２個
配置されているため、コネクタケーブル１６も２個必要
となる。またＬＥＤ７は、導光体７の両端から光を入射
させているため、イメージセンサ全体としては長手方向
に外形が大きくなる傾向がある。
【０００４】図２８に示すように、ＬＥＤ７からでた光
Ｌは導光体８の入射面８ａから入射し、拡散部８ｄに到
達した光が出射面８ｃ（図２６）から導光体８の外に射
出される。入射角θが４９゜以下（導光体がアクリル樹
脂 屈折率ｎ＝１．５の場合）で入射した光は全反射角
条件を満足し、所望の方向に伝搬して行く。
【０００５】ガラス板５上に不図示の原稿を載置する
と、出射面８ｃから出た光はガラス板５を通って原稿で
反射され、その反射光がレンズアレー３を通じてセンサ
部１に達する。センサ部１は、多数の光電変換素子を一
直線上に並べたラインセンサから成り、原稿画像を走査
しながら読み取る。読み取られた画像信号はコネクタ１
３及びリード線を通じて外部システムに送られる。
【０００６】次に従来のカラーイメージセンサについて
説明する。
【０００７】従来よりＲ、Ｇ、Ｂ３色の発光特性を持つ
ＬＥＤを備え、原稿上の同一位置をＲ、Ｇ、Ｂ各々の色
光で照射し、その反射光を読み取ったときのイメージセ
ンサの出力信号から原稿に対応したカラー画像信号を得
る光源切り替え型カラーイメージセンサが知られてい
る。図２９〜図３３はこのような光源切り替え型カラー
イメージセンサの一例であり、Ｒ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤ
を一直線上に並べたＬＥＤアレイと、短焦点結像素子レ
ンズアレイと、複数のラインセンサを一直線上に並べた
センサアレイとから構成されている。
【０００８】図２９、図３０において、フレーム２００
の上部に原稿を載置する透明なガラス板２０１が取り付
けられ、フレーム２００内に設けられたＬＥＤ基板２１
０上に図３１に示すようにＲ、Ｇ、Ｂ交互に一直線上に
実装されたＬＥＤ２３０Ｒ１、２３０Ｇ１、２３０Ｂ
１、２３０Ｒ２、２３０Ｇ２、２３０Ｂ２、…の出射光
２１２がガラス板２０１の上面に載置された原稿で反射
され、その反射光２１３が光学系２０９を通じて基板１
９上に設けられたセンサアレイ１０で読み取られる。上
記光学系２０９としては、例えば商品名「セルホックレ
ンズアレイ」（日本板硝子株式会社製）で代表される上
述の短焦点結像素子レンズアレイ２０９が採用されてい
る。
【０００９】図３１に示すように、ＬＥＤ基板２１０上
にＬＥＤ２３０Ｒ１、２３０Ｇ１、２３０Ｂ１、２３０
Ｒ２、２３０Ｇ２、２３０Ｂ２、…が実装されている。
これらのＬＥＤ単体の構成は図３２に示されるようにな
されている。この図３２では、ＬＥＤ２３０Ｒ１を例に
取って示している。ＬＥＤ基台２１６上にＬＥＤチップ
２１１Ｒ１を取り付け、ＬＥＤチップ２１１Ｒ１の発光
面側は透明樹脂２１５で覆われている。そして上記ＬＥ
Ｄ基板２１０上でこれらのＬＥＤ２３０Ｒ１、２３０Ｇ
１、２３０Ｂ１、２３０Ｒ２、２３０Ｇ２、２３０Ｂ
２、…はＲ、Ｇ、Ｂ色別に独立のタイミングで点灯、消
灯が制御できるようになされている。
【００１０】センサアレイ１０は図３３に示すように、
複数のラインセンサ１０1 、１０2、１０3 、…を基板
１９上に一直線に並べたもので保護膜２０６で覆われて
いる。密着型マルチチップイメージセンサでは、原則的
に原稿からの反射光を等倍でセンサアレイ１０上に結像
させて読み取るので、センサアレイ１０の長さは読み取
る原稿幅だけ必要になる。従って、読み取ろうとする原
稿のサイズによって必要なセンサアレイ１０の長さは変
化し、センサアレイ１０を構成するラインセンサの個数
も変化する。ここでは例としてＡ３サイズの原稿を読み
取ろうとする場合を考えると、ラインセンサ一個の長さ
を２０ｍｍとすれば１５個のラインセンサ１０1 〜１０
15でセンサアレイ１０を構成すればよいことになる。
【００１１】また、上記基板１９は、図３０のようにフ
レーム２００に係合した底板２０５に支えられ、図３３
のようにフレキ配線２０８を介してフレキ基板２０３に
接続されており、フレキ基板２０３上には電源、制御信
号などの入出力用のコネクタ２０２が設けられ、図２９
のようにねじ２０７によってフレーム２００に取り付け
られている。
【００１２】このような構成のカラーイメージセンサに
よるカラー原稿の読み取りは、まず各ラインセンサの感
度むらや光源の照射光のむらによって生じるシェーディ
ングを補正するためのデータの取り込みから始まる。シ
ェーディング補正用のデータ取り込みはＲのＬＥＤ２３
０Ｒ１、２３０Ｒ２、…、ＧのＬＥＤ２３０Ｇ１、２３
０Ｇ２、…、ＢのＬＥＤ２３０Ｂ１、２３０Ｂ２、…を
それぞれ各色ごとに一種類づつ順次発光してイメージセ
ンサ内に設けられた白基準を読み取り、このときイメー
ジセンサの出力信号をそれぞれメモリに一時保持してお
く。こうして得られたＲ、Ｇ、Ｂのシェーディング補正
用信号により、再び白基準を読んだときにＲ、Ｇ、Ｂ各
々の信号が１ライン上で均一で、かつ、ＲのＬＥＤ２１
１Ｒ１、２１１Ｒ２、…が発光した時のセンサ出力信号
ｒ、ＧのＬＥＤ２１１Ｇ１、２１１Ｇ２、…が発光した
時のセンサ出力信号ｇ、ＢのＬＥＤ２１１Ｂ１、２１１
Ｂ２、…が発光した時のセンサ出力信号ｂが、ｒ＝ｇ＝
ｂとなるように補正される。
【００１３】実際の原稿読み取りは光源切り替え型カラ
ーイメージセンサの場合、前述したように読み取ろうと
する原稿上の一点でＲ、Ｇ、Ｂ３つの信号を得るために
Ｒ、Ｇ、Ｂの光を個別に原稿に照射する必要がある。そ
の際、Ｒ、Ｇ、Ｂのうち１色のＬＥＤを点灯した状態で
イメージセンサを原稿全体に副走査する動作を、点灯さ
せるＬＥＤの種類を替えて３回繰り返す、いわゆる面順
次方式で原稿を読み取ってもよいし、読み取ろうとする
１ライン毎にＲ、Ｇ、Ｂ３色のＬＥＤを順次点灯しなが
らイメージセンサを原稿全体に副走査させて、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を得る、いわゆる線順次方式で原稿を読み取って
もよい。どちらの方法によっても原稿面全域のＲ、Ｇ、
Ｂ信号が得られ、これを使ってカラー画像を再生でき
る。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
２６〜図２８で述べたものでは、ＬＥＤ７と外部システ
ムとの電気的接続はコネクタケーブル１６を介して直接
行われ、またＬＥＤ７の主照射方向が導光体８の長手方
向と一致しているため次のような問題があった。
【００１５】（１）ＬＥＤ７の個数分コネクタケーブル
１６が必要となるため、コネクタケーブル１６の価格及
びそれをＬＥＤ７のリードに取り付ける工数がかさみ、
コストアップとなる。
【００１６】（２）イメージセンサと外部システムとの
入出力電気信号のコネクタと、光源用のコネクタとが分
かれてしまい、外部システムとの電気的接続が繁雑とな
り、ノイズの影響を受けやすくなる。
【００１７】（３）ＬＥＤ７と外部システムとの間にＬ
ＥＤ７の輝度調整用回路を入れることができないため、
原稿読み取りライン上の照度を一定にできず、このため
イメージセンサの製品間で、白色原稿を読ませた時のセ
ンサの出力（センサ明出力）のばらつきが大きくなって
しまう。
【００１８】（４）図２６〜図２８の構成を用いて３色
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の光源を切り替えて、カラー原稿を読む
カラーイメージセンサを構成すると、少なくとも４本の
リード部１１が必要になるので、上記（１）〜（３）の
問題がさらに顕在化する。
【００１９】（５）両端のＬＥＤ７の保持とコネクタケ
ーブル１６の処理を含めて構造が煩雑化し、長手寸法が
増大する。
【００２０】次に、従来カラー原稿の読み取りの際に原
稿照明用によく用いられてきた管状の光源に比べて、Ｌ
ＥＤアレイは小型で応答性がよく安価であるなど利点が
多く、次世代のカラー光源として期待されている。しか
しながら前記図２９〜図３３で述べたＲＧＢ３色のＬＥ
Ｄを使った光源切り替え型カラーイメージセンサでは次
のような問題点があった。
【００２１】（６）ＬＥＤチップの品種が限られている
ため、照明光の自由度が少なく、必ずしもカラー原稿の
読み取りのために最適な照明光が得られない。
【００２２】（７）長時間原稿読み取りを行うときのＬ
ＥＤの温度上昇など、温度変化によりＬＥＤの分光特性
が大きく動いてしまい、このため温度に関係なく同一の
色信号処理を常に行っていると原稿の色再現が安定的に
行えない。
【００２３】（８）ＬＥＤアレイを構成するＲＧＢ各色
の複数のＬＥＤチップ間で分光特性がばらついてしまう
と、１枚の原稿面内で色ずれが生じてしまい、均一なカ
ラー信号処理が困難になる。
【００２４】本発明は上記（１）〜（５）の問題を解決
して、工数及び構成を簡単にすると共に、上記（６）〜
（８）の問題を解決して、所望の分光特性を有する照射
光を実現し、またＬＥＤチップ間の分光特性のばらつ
き、及び温度変化による特性変化を原稿への照射光の分
光特性に反映しにくいようにし、安定で均一なカラー信
号処理を行うことのできる画像読み取り装置を得ること
を目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、長方形の基板上にそ
の短手方向に並べて配置され、各々異なる波長の光を照
射する複数の発光素子と、前記複数の発光素子から入射
した光を入射方向と略直角な前記基板の長手方向に曲げ
ることで前記長手方向に導き、前記長手方向と略並行な
側面から出射して原稿を照射するための導光体と、前記
基板上に前記長手方向に沿ってライン状に配置され、前
記原稿からの反射光を受光して画像信号を出力する受光
センサと、を備えたことを特徴とする。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【発明の実施の形態】図１〜図５は本発明の第１の実施
の形態を示すもので各図においては、図２６〜図２８と
対応する部分には同一番号を付してある。
【００３２】本実施例によるイメージセンサは、多数の
光電変換素子を読み取り原稿の長さに対応してガラエポ
材、ガラス材等のセンサ基板２上に精度良く直線上に並
べたセンサ部１、レンズアレー３、光源としてのＬＥＤ
７と導光体８、とから成る照明装置４、原稿読み取り用
のガラス板５、それらを位置決め保持するためのポリカ
ーボネイト、アクリル等の樹脂の材料からなるフレーム
６、コネクタ１３から構成されている。
【００３３】そして導光体８の出射部８ｃから射出した
光がガラス板５に載置された原稿（不図示）を斜め約４
５゜方向から照明し、原稿の光情報をレンズアレー３に
よりセンサ部１へ結像し、センサ部１が光情報を電気信
号へ変換して、外部システムへ伝送するようになされて
いる。
【００３４】導光体８は光の伝搬のため透明性を有し、
またフレーム６は外部からの不要光がセンサ部１に入ら
ないように遮光性を有している。本実施の形態では導光
体８はフレーム６の一部を構成しており、具体的にはフ
レーム６は黒のガラス強化ポリカーボネイト、導光体８
は透明なアクリルと二色成形で成形している。長尺（Ａ
３など）の原稿読み取り時は、熱収縮の関係から線膨張
率の近い材料を選択するのが望ましいため、同一材料で
透明と黒とを選択してもよい。また導光体８とフレーム
６とは別体部品でもよい。
【００３５】また上述のように異なる材料の二色成形以
外にも、同一材料で成形した後に、遮光、反射、拡散手
段を施して各機能を付加することも可能である。例えば
遮光手段として黒塗料の塗布、反射手段としてアルミ等
の蒸着、拡散手段として白塗料の塗布や表面のナシ地処
理などがあげられる。
【００３６】図２、図３に示すように、導光体８の両端
部がセンサ基板２に向けて直角に屈曲されており、その
センサ基板１と対向する面をＬＥＤからの光を入射する
入射面８ａとしている。
【００３７】ＬＥＤ７は導光体８の両端の入射面８ａへ
光が入射するように対向してセンサ基板２上に配置さ
れ、ＬＥＤ７の主照射面は、センサ部１の光情報入射面
と略一致させてある。また導光体８には拡散面８ｄが設
けられている。ここでは導光体８の両端にＬＥＤ７を配
置しているが、片側だけにＬＥＤ７を配置してもう片側
に反射面を作ってもよい。その場合は、導光体８の、Ｌ
ＥＤが配置された側の端部のみを屈曲させるようにして
もよい。また、センサ部１と各ＬＥＤ７とは１つのコネ
クタ１３を介して外部システムと接続されるようになさ
れている。
【００３８】上記構成によれば、図４、図５に示すよう
にＬＥＤ７から出射された光Ｌは導光体８の入射面８ａ
から導光体８に入射し第１の反射面８ｂより導光体８の
長手方向（図５では右方向）に光Ｌを反射する。拡散面
８ｄは細かなテーパ形状で導光体８の長手方向に連続的
に形成されており、導光体８の各面への入射角θが４９
゜以下（導光体８がアクリル樹脂屈折率ｎ＝１．５の場
合）で入射した光は、全反射角条件を満足し、所望の方
向に光を出射させるようになされている。この拡散面８
ｄで入射して拡散した光は、拡散面８ｄと対向する位置
にある出射面８ｃから導光体８の外部へ射出され、ガラ
ス板５を介して原稿を照明することになる。原稿からの
反射光はＬＥＤ７の照射方向と略平行に進んでセンサ部
１に達する。
【００３９】なお、拡散面８ｄと出射面８ｃとは必ずし
も対向していなくてもよく、拡散面の特性を変えること
で、所望の方向へ拡散させることができる。
【００４０】次にイメージセンサの製法について図１を
用いて説明する。
【００４１】まず、フレーム６の所定位置に、レンズア
レー３を挿入する。ここでは導光体８はフレーム６と一
体になっているため、レンズアレー３と導光体８との位
置出しを精度よく行うことができる。次にフレーム６に
挿入されたレンズアレー３の上面と近似的に同一平面上
で、レンズアレー３を挟む形で設定されたフレーム６
に、ガラス板５を接着剤等で接着する。次にＬＥＤ７と
センサ部１とが実装されたセンサ基板２をフレーム６に
挿入するが、センサ基板２上のＬＥＤ７は、このとき導
光体８の入射面８ａと対向する形となる。
【００４２】なお、レンズとして縮小系のものを使用し
たイメージセンサやレンズを使わない完全密着型イメー
ジセンサについても、本発明を用いることが可能であ
る。
【００４３】本実施の形態によれば、ＬＥＤ７の主照射
方向とセンサ部１の光入射方向とを略平行にしてセンサ
基板２上の少なくとも長手方向の一端にＬＥＤ７を配置
したことにより、光源用のコネクタケーブルがいらなく
なり、イメージセンサと外部システムとの間の電気的接
続を一つのコネクタ１３にまとめることができる。この
ため電気的接続をすっきりすることができ、ノイズの影
響を受けにくくすることができる。また、スペース効率
が良くなり、小型化が容易となる。さらに、センサ基板
２上にＬＥＤ７の輝度調整用回路を設けることができる
ので、白色原稿を読ませた時のセンサの出力（センサ明
出力）のばらつきを抑えることができる。また、導光体
８とフレーム６とを一体的に構成できるので、組み立
て、照明の光軸合わせが簡略化され低コスト化が可能と
なる。特に、カラー読みとり時の３色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の
光源の場合にはＬＥＤ数やケーブル接続数が増すために
上記の効果が大きい。
【００４４】次に、本発明の第２、第３の実施の形態に
ついて説明する。
【００４５】図６は第２の実施の形態の特徴を最もよく
示す図である。図６において、２２１Ｒ１はカラーフィ
ルタ、２３１Ｒ１は、ＬＥＤチップ２１１Ｒ１に透明樹
脂２１５、カラーフィルタ２２１Ｒ１を載せ、基台２１
６へ取り付けたＲＬＥＤである。
【００４６】図７はＬＥＤ基板２１０上でのＬＥＤの配
置を示す図であり、同図において、２３１Ｒ１、２３１
Ｒ２、…はＬＥＤチップ２１１Ｒ１、２１１Ｒ２、…に
透明樹脂２１５を載せさらにそれぞれカラーフィルタ２
２１Ｒ１、２２１Ｒ２、…を載せたものを基台２１６へ
取り付けたＲＬＥＤである。２３１Ｇ１、２３１Ｇ２、
…はＬＥＤチップ２１１Ｇ１、２１１Ｇ２、…に透明樹
脂２１５を載せさらにそれぞれカラーフィルタ２２１Ｇ
１、２２１Ｇ２、…を載せたものを基台２１６へ取り付
けたＧＬＥＤである。２３１Ｂ１、２３１Ｂ２、…はＬ
ＥＤチップ２１１Ｂ１、２１１Ｂ２、…に透明樹脂２１
５を載せさらにそれぞれカラーフィルタ２２１Ｂ１、２
２１Ｂ２、…を載せたものを基台２１６へ取り付けたＢ
ＬＥＤである。このようなＲＧＢＬＥＤが色別に交互に
一直線上にＬＥＤ基板２１０上に並べられている。
【００４７】ＬＥＤチップ２１１Ｒ１、２１１Ｒ２、
…、２１１Ｇ１、２１１Ｇ２、…、２１１Ｂ１、２１１
Ｂ２、…の分光放射特性は図８に示されるもので、これ
は従来と同様である。また、カラーフィルタ２２１Ｒ
１、２２１Ｒ２、…、２２１Ｇ１、２２１Ｇ２、…、２
２１Ｂ１、２２１Ｂ２、…は図９に示されるような分光
透過特性を持っている。
【００４８】本実施の形態では、図７のようなＬＥＤ基
板２１０を前述した図３０、図３１に示されるＬＥＤ基
板２１０の代わりに組み込んでいる。
【００４９】次に光源となるＬＥＤチップのばらつきが
カラー画像の読み取りに与える影響についてＧＬＥＤを
例にして説明する。図１０の実線により図８に示したＧ
の発光色をもつＬＥＤチップの分光放射特性の一例を示
している。しかしながら、図７に示したようなＬＥＤア
レイを構成するために必要となるＧの発光色をもつ複数
のＬＥＤチップ間では、製造のばらつきによる分光特性
のばらつきが避けられない。図１０において点線及び一
点鎖線で示される特性は、このような分光特性のばらつ
きを想定したものであり、それぞれ実線の特性を短波長
側と長波長側とに一定量シフトしたものである。
【００５０】まず各ＬＥＤチップ上に透明樹脂２１５の
みを設けて光源とした場合、ＬＥＤアレイを構成する複
数のＧの発光色をもつＬＥＤチップの分光放射特性のば
らつきに対応して生ずるカラーイメージセンサの色空間
のばらつきを考える。
【００５１】上記カラーイメージセンサにおけるＧ信号
の３刺激値は次式から求められる。
【００５２】 Ｘｇ＝Ｋ∫ＬＥＤＧ（λ）Ｓ（λ）ＷＳ（λ）ｘ（λ）ｄλ Ｙｇ＝Ｋ∫ＬＥＤＧ（λ）Ｓ（λ）ＷＳ（λ）ｙ（λ）ｄλ Ｚｇ＝Ｋ∫ＬＥＤＧ（λ）Ｓ（λ）ＷＳ（λ）ｚ（λ）ｄλ ………（１）
【００５３】ここでＫは定数、ＬＥＤＧ（λ）は図８に
示されるＧＬＥＤチップの分光放射特性、Ｓ（λ）は図
１２に示されるラインセンサの分光感度特性、ＷＳ
（λ）は白基準の分光放射特性、ｘ（λ）、ｙ（λ）、
ｚ（λ）はＸＹＺ表色系の等色関数である。
【００５４】同様にしてＲ、Ｂ信号についても３刺激値
が求められ、カラーイメージセンサの色空間が求まる。
いま簡単のためにＲ、ＢのＬＥＤに関してはばらつきは
考えないで一定とすれば、ＧＬＥＤチップの分光放射特
性のばらつきに対応して生ずるカラーイメージセンサの
色空間のばらつきは図１３に示されるようになる。同図
において、実線、点線、一点鎖線は図１０におけるもの
と対応している。
【００５５】次に、本実施の形態のようにＬＥＤチップ
を覆う透明樹脂２１５上にさらにカラーフィルタ２２１
を設けた場合のカラーイメージセンサの色空間について
考える。一般にカラーフィルタの分光透過特性は同一の
製造ロットにおいては均一性が高く、ＬＥＤチップ２１
１Ｇ１、２１１Ｇ２、…間の分光放射特性のばらつきと
比較して無視できる程度のものである。そこでカラーフ
ィルタ２２１Ｇ１、２２１Ｇ２、…の分光透過特性は図
１５に示される単一の特性を考えることにする。このと
きカラーフィルタ付きＧＬＥＤの分光放射特性は図１０
に対応して図１１のようになる。
【００５６】この場合のＧ信号の３刺激値は次式から求
められる。
【００５７】 Ｘｇ＝Ｋ∫ＬＥＤＧ（λ）ＧＦ（λ）Ｓ（λ）ＷＳ（λ）ｘ（λ）ｄλ Ｙｇ＝Ｋ∫ＬＥＤＧ（λ）ＧＦ（λ）Ｓ（λ）ＷＳ（λ）ｙ（λ）ｄλ Ｚｇ＝Ｋ∫ＬＥＤＧ（λ）ＧＦ（λ）Ｓ（λ）ＷＳ（λ）ｚ（λ）ｄλ ………（２）
【００５８】ここでＧＦ（λ）は図１５に示されるＧカ
ラーフィルタの分光透過特性である。
【００５９】こうして求めたＧ信号の３刺激値から同様
にしてカラーイメージセンサの色空間を求めると、図１
１に示されるＧＬＥＤの分光放射特性のばらつきに対応
して生ずるカラーイメージセンサの色空間のばらつきは
図１４に示されるようになる。同図において実線、点
線、一点鎖線は図１０及び図１１におけるものと対応し
ている。
【００６０】図１３と図１４とを比較して明らかなよう
にカラーフィルタ２２１を発光面に設けることによりＬ
ＥＤチップの分光放射特性のばらつきによって生ずるカ
ラーイメージセンサの色空間ばらつきを少なく抑えられ
る。従って、原稿面を照射する１本のＬＥＤアレイ内で
同時に点灯する複数のＬＥＤチップ間で分光特性がばら
ついても、原稿面への照射光は比較的均一な分光特性を
もった光になる。また、多数本のカラーイメージセンサ
間でも原稿面への照射光の分光特性は均一なので、同一
の信号処理により安定的にカラー信号が得られ、このた
め調整の必要がなく、カラースキャナーを簡単に構成で
きる。
【００６１】さらに図１３におけるカラーイメージセン
サの色空間と比較して、図１４ではカラーフィルタ２２
１Ｒ１、２２１Ｒ２、…、２２１Ｇ１、２２１Ｇ２、
…、２２１Ｂ１、２２１Ｂ２、…の効果により、ＲＧＢ
各照射光の色純度が向上し、色空間自体が広くとれるよ
うになっている。従って、ＬＥＤチップ単体の発光にカ
ラーフィルタ２２１を通して原稿を照射することによ
り、色再現性が向上し、色空間ばらつきの少ないカラー
イメージセンサを実現できる。
【００６２】図１６は本発明の第３の実施の形態による
光源切り替え型カラーイメージセンサの断面を示した図
であり、同図において２５０はフレーム、２６０は後述
する透光性部材の側面から光を発する光源装置、２６２
は光源装置２６０からの出射光、２６３は原稿面からの
反射光である。他の部分は図３０と対応する。
【００６３】図１７、図１８は光源２６０の断面図及び
正面図である。同図において２１は透光性部材で、射出
部２１ａを有する。２２は光を透光性部材２１内へ光を
入射するための入射面、２３は透光性部材２１に設けた
凸部の表面に光拡散反射性の塗料を塗布する等の手段に
より形成され、その反射光により原稿を照射する照射
部、２４は透光性部材１１の長手方向の両端の側面に置
かれ、入射面２２から入射する光を発するＬＥＤ基板で
ある。
【００６４】図１９はＬＥＤ基板２４に配置されるＬＥ
Ｄの断面図であり、ここではＲの発光色をもつＬＥＤ２
３２Ｒ１を例に取って示している。同図において、１つ
のＬＥＤ基台２１６上に１つのＬＥＤチップ２１１Ｒ１
が載っており、ＬＥＤチップ２１１Ｒ１上にはＲの分光
透過特性をもつように着色されたカラーフィルタとして
用いられる透明樹脂２２２Ｒが取り付けられている。同
様にしてＧの発光色をもつＬＥＤ２３２Ｇ１では１つの
ＬＥＤ基台２１６上に１つのＬＥＤチップ２１１Ｇ１が
載っていてＬＥＤチップ２１１Ｇ１上にはＧの分光透過
特性をもつように着色された透明樹脂２２２Ｇが取り付
けられている。また、Ｂの発光色をもつＬＥＤ２３２Ｂ
１では１つのＬＥＤ基台２１６上に１つのＬＥＤチップ
２１１Ｂ１が載っていてＬＥＤチップ２１１Ｂ１上には
Ｂの分光透過特性をもつように着色された透明樹脂２２
２Ｂが取り付けられている。ここで着色された透明樹脂
２２２Ｒ、２２２Ｇ、２２２Ｂの分光透過特性は第１の
実施の形態におけるカラーフィルタ２２１Ｒ、２２１
Ｇ、２２１Ｂと同じ特性であり、図９に示す通りであ
る。
【００６５】このように、１つのＬＥＤ基台に１つのＬ
ＥＤチップを載せ、所望の分光透過特性をもつように着
色された透明樹脂２２２を取り付けたＬＥＤ２３２Ｒ
１、２３２Ｒ２、２３２Ｇ１、２３２Ｇ２、２３２Ｂ
１、２３２Ｂ２がＬＥＤ基板２４上に図２０に示すよう
に実装されている。
【００６６】図２１は実際にこのＬＥＤ基板２４を透光
性部材２１の両端の入射面２２に取り付けたときの透光
性部材２１とＬＥＤ２３２Ｒ１、２３２Ｇ１、２３２Ｂ
１、２３２Ｒ２、２３２Ｇ２、２３２Ｂ２との位置関係
を示す。同図において、ＬＥＤ２１１Ｒ１、２１１Ｇ
１、２１１Ｂ１、２１１Ｒ２、２１１Ｇ２、２１１Ｂ２
から発せられた光束は入射面２２から透光性部材２１へ
入射し、透光性部材２１内部を反射を繰り返しながら伝
搬し、伝搬途中で照射部２３に入射した光束が拡散反射
され射出部２１ａを通って原稿面に照射される。
【００６７】ＬＥＤ２１１Ｒ１、２１１Ｇ１、２１１Ｂ
１、２１１Ｒ２、２１１Ｇ２、２１１Ｂ２から発せられ
た光束は照射部２３へ直接入射する光量が十分少なくな
るように設計されており、照射部２３へ入射する光束は
透光性部材２１内部で反射された間接光になるため、透
光性部材２１の長手方向での原稿面上の照度の均一性が
よくなる。
【００６８】この第３の実施の形態においては、上記の
ように１つのＬＥＤからの光を原稿面内へ均一に照射さ
せるようにしているため、１つのカラー信号を得るため
に発光する複数のＬＥＤ間で分光放射特性にばらつきが
あっても、原稿面内での照射光の分光特性は均一であ
る。しかしカラーイメージセンサを動作させている環境
温度が変化すると、図８に示したＲＧＢＬＥＤチップの
分光放射特性は例えば図２２の点線で示される特性にシ
フトしてしまう。このとき着色された透明樹脂２２２の
分光透過特性が一定であれば、着色された透明樹脂付き
のＲＧＢＬＥＤの分光放射特性は図２２の特性変化に対
して図２３のように変化する。
【００６９】環境温度の変化に対して図２２及び図２３
に示した透明樹脂２２２を着色した場合としない場合の
ＲＧＢ光源の分光放射特性の変化がカラーイメージセン
サの原稿読み取りに与える影響を第１の実施の形態の場
合と同様の手法で考える。図２２及び図２３の特性変化
に対応するカラーイメージセンサの色空間の変化を第１
の実施の形態のときと同様に求めると、図２２のＲＧＢ
ＬＥＤの特性変化に対応して生ずるカラーイメージセン
サの色空間の変化は図２４に示されるようになる。ま
た、図２３のＲＧＢＬＥＤの特性変化に対応して生ずる
カラーイメージセンサの色空間の変化は図２５に示され
るようになる。図２４、図２５において、実線、点線は
図２２、図２３のものと対応している。
【００７０】図２４と図２５とを比較して明らかなよう
にＬＥＤチップに取り付ける透明樹脂２２２を所望の分
光透過特性をもつように着色することにより、環境温度
の変化によりＬＥＤチップの分光放射特性がシフトする
ことによって生ずるカラーイメージセンサの色空間の変
化は少なく抑えられる。従って環境温度の異なる場所で
カラーイメージセンサを使ったり、長時間連続して動作
させて環境温度の上昇が生じたりしても、安定したカラ
ー原稿の読み取りが可能になる。
【００７１】第２、第３の実施の形態によれば、Ｒ、
Ｇ、ＢＬＥＤを原稿照明用の光源として使用する光源切
り替え型カラーイメージセンサにおいて、Ｒ、Ｇ、ＢＬ
ＥＤチップを覆う透明樹脂上にＬＥＤの発光色と同系統
色のカラーフィルタを設けたり、あるいは透明樹脂その
ものをＬＥＤの発光色と同系統の色に着色したりしてカ
ラーフィルタとすることにより、Ｒ、Ｇ、ＢＬＥＤチッ
プ自体の分光放射特性をカラーイメージセンサに都合の
よい特性に変化させて原稿面を照射させることができる
ようになり、このため限られた品種のＬＥＤチップを使
って安価に色再現性の良いカラー読み取りが可能になっ
た。
【００７２】また、ＬＥＤチップの分光放射特性の製造
ばらつきに比べて、カラーフィルタや透明樹脂の分光透
過特性のばらつきを小さく抑えることが可能であり、多
数のＬＥＤチップをアレイ状に並べて一つの光源を構成
しても、原稿面内での照射光の分光特性のばらつきを小
さくすることができ、色むらの少ない原稿読み取りが可
能になった。さらに環境温度の変化によるＬＥＤチップ
の分光放射特性の変化量に比べて、カラーフィルタや透
明樹脂の分光透過特性の変化量は小さいので、長時間原
稿読み取りを行った場合などに環境温度が上昇しても、
安定したカラー信号が得られるようになった。
【００７３】さらに、第２、第３の実施の形態で説明し
たカラーＬＥＤチップを、第１の実施の形態の構成のも
のに使用すれば、色再現性を高めつつ、イメージセンサ
を小型化することができるようになる。
【００７４】次に図３４は、上記各実施例で説明した密
着型イメージセンサを用いて構成した情報処理装置の一
例として、密着型イメージセンサ１００を内蔵した画像
読取装置１１０をパーソナルコンピュータ１３０に接続
してシステム化し、読み取った画像情報をコンピュータ
ーあるいはネットワーク上に送出するようにした構成例
について説明する。図３４において、１１２は画像読取
装置１１０全体を制御する第１の制御手段としてのＣＰ
Ｕ、１００は前述した光源及びＣＣＤラインセンサ等に
より構成され、原稿の画像を画像信号に変換する読取ユ
ニットとしてのカラーイメージセンサ、１１６はカラー
イメージスキャナ１００から出力されるアナログ画像信
号にゲイン調整等のアナログ処理を施すアナログ信号処
理回路である。
【００７５】また、１１８はアナログ信号処理回路１１
６の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１
２０はメモリ１２２を使用してＡ／Ｄ変換器１１８の出
力データにシェーディング補正処理、ガンマ変換処理及
び変倍処理等の画像処理を施す画像処理回路、１２４は
画像処理回路１２０により画像処理されたディジタル画
像データを外部に出力するインターフェースである。イ
ンターフェース１２４は、例えば、ＳＣＳＩ又はＢｉ−
Ｃｅｎｔｒｏｎｉｃｓ等のパーソナルコンピュータで標
準的に採用される規格に従っており、パーソナルコンピ
ュータ１３０に接続される。これらのアナログ信号処理
回路１１６、Ａ／Ｄ変換器１１８、画像処理回路１２
０、メモリ１２２により信号処理手段が構成される。
【００７６】第２の制御手段であるパーソナルコンピュ
ータ１３０には、外部記憶装置又は補助記憶装置１３２
として、光磁気ディスクドライブやフロッピーディスク
ドライブなどが装備される。１３４はパーソナルコンピ
ュータ１３０上での作業を表示するディスプレイ、１３
３はパーソナルコンピュータにコマンド等を入力するた
めのマウス／キーボードである。また、１３５はパーソ
ナルコンピュータと画像読取装置との間でデータ、コマ
ンド、画像読取装置の状態情報の授受をインターフェー
スである。
【００７７】パーソナルコンピュータ１３０は、マウス
／キーボード１３３より画像読取装置に対し読取りの指
示を入力出来るようになっている。マウス／キーボード
１３３により読取指示が入力されると、ＣＰＵ１３６は
インターフェース１３５を介して画像読取装置に対して
読取コマンドを送信する。そして、パーソナルコンピュ
ータ１３０は、ＲＯＭ１３７に格納されている制御プロ
グラム情報に従って画像読取装置の制御を行なう。な
お、この制御プログラムは、補助記憶装置１３２に装填
される光磁気ディスクやフロッピーディスク等の記憶媒
体に記憶したものをパソコン１３０内に読み込むことに
よりＣＰＵ１３６が実行するようにしてもよい。
【００７８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
密着型イメージセンサと外部との電気的接続を１つのコ
ネクタで行なうことができる。そして、電気的接続を簡
略化でき、ノイズの影響を受けにくくすることができ
る。また、組み立ての作業性を向上させると共に、装置
の小型化をはかることができる。さらに、色むらが少な
く色再現性に優れると共に、温度変化にかかわらず安定
したカラー画像読み取りを行うことができる密着型カラ
ーイメージセンサを得ることができる。
【００７９】
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態によるイメージセンサの断面
図である。
【図２】第１の実施の形態によるイメージセンサの斜視
図である。
【図３】第１の実施の形態によるイメージセンサの照明
装置部分の側面図である。
【図４】第１の実施の形態によるイメージセンサの導光
体の断面図である。
【図５】第１の実施の形態によるイメージセンサの照明
装置の一部の拡大図である。
【図６】第２の実施の形態による光源切り替え型マルチ
チップカラーイメージセンサの構成要素であるＬＥＤ基
板の断面図である。
【図７】第２の実施の形態による光源切り替え型マルチ
チップカラーイメージセンサの構成要素であるＬＥＤ基
板の平面図である。
【図８】Ｒ、Ｇ、ＢＬＥＤチップの分光放射特性を示し
た特性図である。
【図９】第１の実施の形態におけるＲＧＢＬＥＤチップ
の発光面側に設けられるＲＧＢフィルタ及び第２の実施
の形態におけるＲＧＢＬＥＤチップを覆う着色された透
明樹脂の分光透過特性を示した特性図である。
【図１０】第２の実施の形態におけるＧＬＥＤチップの
分光放射特性のばらつきを示した特性図である。
【図１１】第２の実施の形態におけるカラーフィルタ付
きのＧＬＥＤの分光放射特性のばらつきを示した特性図
である。
【図１２】光源切り替え型カラーイメージセンサの構成
要素であるラインセンサの分光感度特性を示す特性図で
ある。
【図１３】第２の実施の形態におけるＧＬＥＤチップの
分光放射特性のばらつきにより生じるカラーイメージセ
ンサの色空間のばらつきを示した特性図である。
【図１４】第２の実施の形態におけるカラーフィルタ付
きのＧＬＥＤの分光放射特性のばらつきによって生じる
カラーイメージセンサの色空間のばらつきを示した特性
図である。
【図１５】第２の実施の形態におけるＧＬＥＤチップの
発光面側に設けるＧフィルタの分光透過特性を示した特
性図である。
【図１６】第３の実施の形態における光源切り替え型カ
ラーイメージセンサの断面図である。
【図１７】第３の実施の形態における光源の正面図であ
る。
【図１８】第３の実施の形態における光源切り替え型カ
ラーイメージセンサにおいて原稿を照明するための透光
性部材の断面図である。
【図１９】第３の実施の形態において光源切り替え型カ
ラーイメージセンサの構成要素であるＬＥＤ基板の断面
図である。
【図２０】第３の実施の形態における光源切り替え型カ
ラーイメージセンサの構成要素であるＬＥＤ基板の平面
図である。
【図２１】第３の実施の形態における光源切り替え型カ
ラーイメージセンサにおいて透光性部材とＬＥＤ基板に
配置されたＬＥＤチップの位置関係を示した側面図であ
る。
【図２２】第３の実施の形態におけるＲ、Ｇ、ＢＬＥＤ
チップの分光放射特性の温度上昇によるシフトを示した
特性図である。
【図２３】第３の実施の形態におけるカラーフィルタ付
きのＲ、Ｇ、ＢＬＥＤチップの分光放射特性の温度上昇
によるシフトを示した特性図である。
【図２４】第３の実施の形態におけるＲ、Ｇ、ＢＬＥＤ
チップの分光放射特性の温度上昇によるシフトから生じ
るカラーイメージセンサの色空間のシフトを示した特性
図である。
【図２５】第３の実施の形態におけるカラーフィルタ付
きのＲ、Ｇ、ＢＬＥＤチップの分光放射特性の温度上昇
によるシフトから生じるカラーイメージセンサの色空間
のシフトを示した特性図である。
【図２６】イメージセンサの断面図である。
【図２７】イメージセンサの照明装置部分の側面図であ
る。
【図２８】イメージセンサの照明装置の一部の拡大図で
ある。
【図２９】光源切り替え型カラーイメージセンサの外形
を示した斜視図である。
【図３０】第２の実施の形態及び従来例における光源切
り替え型カラーイメージセンサの断面図である。
【図３１】光源切り替え型カラーイメージセンサの構成
要素であるＬＥＤ基板上のＬＥＤアレイを示した平面図
である。
【図３２】光源切り替え型カラーイメージセンサの構成
要素であるＬＥＤ基板の断面図である。
【図３３】光源切り替え型カラーイメージセンサの構成
要素であるセンサアレイを実装した基板の外形を示した
平面図である。
【図３４】イメージセンサを内蔵した画像読取システム
の構成図である。
【符号の説明】
１ センサ部 ２ センサ基板 ３ レンズアレイ ４ 照明装置 ５ カバーガラス ６ フレーム ７ ＬＥＤ ８ 導光体 ８ａ 入射面 ８ｂ 反射面 ８ｃ 出射面 ８ｄ 拡散部 １３ コネクタ １０ センサアレイ ２１１Ｒ１、２１１Ｇ１、２１１Ｂ１、２１１Ｒ２、２
１１Ｇ２、２１１Ｂ２、… ＬＥＤチップ ２１１ ＬＥＤアレイ ２２１Ｒ１、２２１Ｇ１、２２１Ｂ１、２２１Ｒ２、２
１２Ｇ２、２２１Ｂ２、… カラーフィルタ ２２２Ｒ１、２２２Ｇ１、２２２Ｂ１、２２２Ｒ２、２
２２Ｇ２、２２２Ｂ２、… 着色された透明樹脂 ２３０Ｒ１、２３０Ｇ１、２３０Ｂ１、２３０Ｒ２、２
３０Ｇ２、２３０Ｂ２、…、２３１Ｒ１、２３１Ｇ１、
２３１Ｂ１、２３１Ｒ２、２３１Ｇ２、２３１Ｂ２、
…、２３２Ｒ１、２３２Ｇ１、２３２Ｂ１、２３２Ｒ
２、２３２Ｇ２、２３２Ｂ２、… ＬＥＤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｎ 1/04 １０１ Ｈ０４Ｎ 1/04 Ｄ (56)参考文献 特開 平７−245676（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−203124（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−63977（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−193675（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−278505（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−19066（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−103963（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 1/028 H04N 1/04 G02B 5/20 G02B 6/00 331

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 長方形の基板上にその短手方向に並べて
    配置され、各々異なる波長の光を照射する複数の発光素
    子と、前記複数の発光素子 から入射した光を入射方向と略直角
    な前記基板の長手方向に曲げることで前記長手方向に導
    き、前記長手方向と略並行な側面から出射して原稿を照
    射するための導光体と、前記基板上に前記長手方向に沿ってライン状に 配置さ
    れ、前記原稿からの反射光を受光して画像信号を出力す
    る受光センサと、 を備えたことを特徴とする密着型イメージセンサ。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記導光体の少なく
    とも一端部を略直角に折り曲げ、折り曲げた端部に前記
    光源を配置したことを特徴とする密着型イメージセン
    サ。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記導光体は
    入射された光を拡散及び／又は反射させるための拡散／
    反射部を備えることを特徴とする密着型イメージセン
    サ。
  4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項におい
    て、前記発光素子はＬＥＤであることを特徴とする密着
    型イメージセンサ。
  5. 【請求項５】 請求項４において、前記発光素子は所定
    の分光感度特性を有するカラーフィルタを備えたことを
    特徴とする密着型イメージセンサ。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
    密着型イメージセンサと、前記密着型イメージセンサか
    ら出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変
    換するＡ／Ｄ変換器と、前記デジタル画像信号に所定の
    信号処理を施すデジタル信号処理回路と、を備えたこと
    を特徴とする画像読取装置。
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