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JP2000032214A - Color image sensor - Google Patents

Color image sensor

Info

Publication number
JP2000032214A
JP2000032214A JP10194460A JP19446098A JP2000032214A JP 2000032214 A JP2000032214 A JP 2000032214A JP 10194460 A JP10194460 A JP 10194460A JP 19446098 A JP19446098 A JP 19446098A JP 2000032214 A JP2000032214 A JP 2000032214A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light receiving
chip filter
receiving element
chip
sla
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10194460A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Kitagawa
亨 北川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP10194460A priority Critical patent/JP2000032214A/en
Publication of JP2000032214A publication Critical patent/JP2000032214A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the color image sensor of a contact on-chip filter type capable of correcting the deviation of image formation position by the color aberration of SLA. SOLUTION: This color image sensor irradiates an original 3 by using a white light source 1, forms the object image to a photodetector by a 'Selfoc(R)' lens array 5, sticks an on-chip filter 8 onto the photodetector and outputs color information color resolved by the on-chip filter. In this case, by using the on-chip filters of red, green and blue as the filter and using the ones of different film thickness as the on-chip filters for the respective colors or using the materials of different refractive indexes, the image forming position deviation by the color aberration of the SLA is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、密着オンチップ
フィルタ方式のカラーイメージセンサに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image sensor of a contact-on-chip filter type.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、イメージスキャナやフィルムス
キャナをはじめとする密着カラー画像読み取り装置は、
原稿等の被記録媒体上のカラー画像を濃淡情報により読
み取るため、(1)R(赤)、G(緑)、B(青)の光源を切
換え、白黒センサで読み取る光源切換方式、(2)白色
光源を用い、RGBフィルタを切換え、白黒センサで読
み取るフィルタ切換方式、(3)白色光源を用い、RG
Bフィルタを受光素子上に貼付けたカラーセンサで読み
取るオンチップフィルタ方式、のカラーイメージセンサ
を備えている。
2. Description of the Related Art For example, contact color image reading apparatuses such as image scanners and film scanners are known.
In order to read a color image on a recording medium such as a document by shading information, (1) a light source switching method in which R (red), G (green), and B (blue) light sources are switched and read by a monochrome sensor; RGB filter switching using a white light source, a filter switching method for reading with a black and white sensor, (3) RGB using a white light source
An on-chip filter type color image sensor that reads a B filter with a color sensor attached to a light receiving element is provided.

【0003】(図11の説明)図11は、従来の密着オ
ンチップフイルタ方式カラーイメージセンサの基本原理
を示す断面図である。図11において、101は白色光
源、102は原稿台ガラス、103は原稿、104は原
稿読取り位置、105はセルフォックレンズアレイ(S
LAと呼ぶ)。106はセンサプレート、107は受光
素子、108はR(赤色)、G(緑色)、B(青色)からなる
オンチップフィルタである。
(Description of FIG. 11) FIG. 11 is a cross-sectional view showing the basic principle of a conventional contact-on-chip filter type color image sensor. In FIG. 11, 101 is a white light source, 102 is a platen glass, 103 is a document, 104 is a document reading position, and 105 is a selfoc lens array (S
LA). Reference numeral 106 denotes a sensor plate, 107 denotes a light receiving element, and 108 denotes an on-chip filter including R (red), G (green), and B (blue).

【0004】白色光源101の照射光は、原稿台ガラス
102を約45度の角度で透過し原稿103の原稿読み
取り位置104を照射する。
Irradiation light from a white light source 101 passes through an original platen glass 102 at an angle of about 45 degrees and irradiates an original reading position 104 of an original 103.

【0005】原稿読取り位置104における反射光は、
被写体濃度に応じた拡散反射光となる。
The reflected light at the document reading position 104 is
Diffuse reflected light according to the object density.

【0006】SLA105は、原稿103と垂直となる
ように原稿読取り位置104の法線上に取り付ける。S
LA105が原稿読取り位置の法線上に位置することか
ら、SLA105は原稿読取り位置104の被写体濃度
を0度拡散反射光として受光する。
The SLA 105 is mounted on the normal line of the document reading position 104 so as to be perpendicular to the document 103. S
Since the LA 105 is located on the normal line of the document reading position, the SLA 105 receives the subject density at the document reading position 104 as 0 degree diffuse reflection light.

【0007】SLA105の放射光側にはセンサプレー
ト106と、予めセンサプレート106に搭載された白
黒の受光素子107と、任意の絵素構成(フィルタ構
成)R,G,Bからなるオンチップフィルタ108が取
り付けられている。
On the emission light side of the SLA 105, a sensor plate 106, a black and white light receiving element 107 previously mounted on the sensor plate 106, and an on-chip filter 108 composed of arbitrary picture element configurations (filter configurations) R, G, B Is attached.

【0008】SLA105は、原稿読取り位置104の
被写体像を受光素子107に結像する。
The SLA 105 forms a subject image at the document reading position 104 on the light receiving element 107.

【0009】受光素子107は、この被写体像を電気信
号に変換する。
The light receiving element 107 converts the subject image into an electric signal.

【0010】予め、受光素子107にはR,G,Bから
なるオンチップフィルタが貼り付けられていることか
ら、受光素子107が出力する電気信号はR,G,Bの
カラー信号となる。以上の如く密着オンチップフィルタ
方式のカラーイメージセンサは動作する。
Since an on-chip filter composed of R, G, and B is attached to the light receiving element 107 in advance, the electric signals output from the light receiving element 107 are R, G, and B color signals. As described above, the close-contact on-chip filter type color image sensor operates.

【0011】(図12の説明)図12は、SLAを用い
た密着イメージセンサの基本的な光学配置断面図であ
る。図12において、103は原稿、104は原稿読取
り位置、105はSLA、106はセンサプレート、1
07は受光素子、Tc101は共役長(原稿読取り位置
から受光素子までの物体像面間距離)、Z101はSL
Aの長さ、L101は作動距離(SLA端面から原稿読
取り位置あるいは受光素子までの距離)である。
(Explanation of FIG. 12) FIG. 12 is a sectional view showing a basic optical arrangement of a contact image sensor using an SLA. 12, reference numeral 103 denotes a document; 104, a document reading position; 105, an SLA; 106, a sensor plate;
07 is a light receiving element, Tc101 is a conjugate length (distance between object image planes from the document reading position to the light receiving element), and Z101 is SL
The length A and L101 are the working distance (the distance from the SLA end face to the document reading position or the light receiving element).

【0012】Tc101(共役長)は、原稿読取り位置
104から受光素子107までの光伝播路に屈折率の異
なる媒体が存在しない限り、SLA105の物性により
固定される。SLA105を原稿読取り位置104と受
光素子107の中央部に取り付けることにより、原稿読
取り位置104の被写体像を精度よく受光素子107に
結像する。この詳細は、文献:『小型・軽量・高性能レ
ンズ Selfoc Lens Array Cat.SLA Vol4 /printed 198
9.7(日本板硝子株式会社)』の第14頁の「結像方程
式および諸元」に記載されている。
The Tc 101 (conjugate length) is fixed by the physical properties of the SLA 105 unless a medium having a different refractive index exists in the light propagation path from the document reading position 104 to the light receiving element 107. By attaching the SLA 105 to the central portion between the document reading position 104 and the light receiving element 107, the subject image at the document reading position 104 is accurately formed on the light receiving element 107. For details, refer to the literature: “Small, lightweight, high-performance lens Selfoc Lens Array Cat.SLA Vol4 / printed 198
9.7 (Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) ”, page 14,“ Imaging Equations and Specifications ”.

【0013】(図13の説明)図13は、 SLAを用
いた密着イメージセンサの光学配置断面図である。図1
3において、102は原稿台ガラス、103は原稿、1
04は原稿読取り位置、105はSLA、106はセン
サプレート、107は受光素子、108はオンチップフ
ィルタ、Tc102は共役長、Z101はSLAの長
さ、L102は作動距離(SLA一方の端面から原稿読
取り位置までの距離)、L103は作動距離(SLAも
う一方の端面から受光素子までの距離)、t101は原
稿台ガラスの厚さ、 t102はオンチップフィルタの
厚さである。
(Explanation of FIG. 13) FIG. 13 is a sectional view showing the optical arrangement of a contact image sensor using an SLA. FIG.
3, reference numeral 102 denotes a platen glass; 103, a document;
04 is the document reading position, 105 is the SLA, 106 is the sensor plate, 107 is the light receiving element, 108 is the on-chip filter, Tc102 is the conjugate length, Z101 is the SLA length, L102 is the working distance (the document is read from one end of the SLA. L103 is the working distance (the distance from the other end face of the SLA to the light receiving element), t101 is the thickness of the platen glass, and t102 is the thickness of the on-chip filter.

【0014】原稿読取り位置104からSLA105ま
での光伝播路に屈折率の異なる媒体(原稿台ガラス10
2)が存在し、かつ、SLA105から受光素子107
までの光伝播路にオンチップフィルタが存在する。した
がって、Tc102(共役長)の距離あるいはSLA1
05の取り付け位置は、原稿台ガラスの厚さや屈折率お
よびオンチップフィルタの厚さや屈折率により変化す
る。
A medium having a different refractive index (the platen glass 10) is provided in the light propagation path from the document reading position 104 to the SLA 105.
2) exists, and the light receiving element 107
There is an on-chip filter in the light propagation path up to. Therefore, the distance of Tc102 (conjugate length) or SLA1
The mounting position of 05 changes depending on the thickness and refractive index of the platen glass and the thickness and refractive index of the on-chip filter.

【0015】(図12と図13の比較)共役長Tc10
1とTc102、作動距離L101とL102,L10
3の比較について図12と図13により説明する。先
ず、図12における共役長Tc101あるいは作動距離
L101はSLAの物性により決まることを前述の説明
で述べた。原稿台ガラスの屈折率をN101,オンチッ
プフィルタの屈折率をN102とするとTc102,L
102、L103は次式により算出できる。 L102 = (t101x(N101-1)/N101)+L101 L103 = (t102x(N102-1)/N102)+L101 Tc102 = Tc101+(t101x(N101-1)/N101)+ (t102x(N102-1)
/N102)
(Comparison of FIGS. 12 and 13) Conjugation length Tc10
1 and Tc102, working distances L101 and L102, L10
The comparison of No. 3 will be described with reference to FIGS. First, as described above, the conjugate length Tc101 or the working distance L101 in FIG. 12 is determined by the physical properties of the SLA. When the refractive index of the platen glass is N101 and the refractive index of the on-chip filter is N102, Tc102, L
102 and L103 can be calculated by the following equations. L102 = (t101x (N101-1) / N101) + L101 L103 = (t102x (N102-1) / N102) + L101 Tc102 = Tc101 + (t101x (N101-1) / N101) + (t102x (N102-1)
/ N102)

【0016】上述した算出式により、例えば原稿とSL
A間、あるいはSLAと受光素子間に透過性の材料を所
定の厚さで挿入することで受光素子上の焦点位置を変化
させることを証明するものである。例えば、上述の原稿
台ガラス(厚さt101、屈折率N101)を原稿とS
LAの間に挿入したことで、原稿読取り位置の焦点位置
は(t101x(N101-1)/N101)により変化する。仮に、原稿台
ガラスの厚さt101を3mm、この原稿台ガラスの屈
折率N101を1.52とすると、焦点位置は約1mm
伸びることになる。
According to the above formula, for example, the document and the SL
This proves that the focal position on the light receiving element is changed by inserting a transmissive material with a predetermined thickness between A or between the SLA and the light receiving element. For example, the above-mentioned platen glass (thickness t101, refractive index N101) is referred to as a document
Since the document is inserted between LAs, the focal position of the document reading position changes by (t101x (N101-1) / N101). Assuming that the thickness t101 of the platen glass is 3 mm and the refractive index N101 of the platen glass is 1.52, the focal position is about 1 mm.
It will grow.

【0017】(図14の説明)図14は、SLAにより
生じる色収差の説明図である。図14において、103
は原稿、104は原稿読取り位置、105はSLA、1
08RはR(赤色)の結像位置、108GはG(緑色)の結
像位置、108BはB(青色)の結像位置Tc101は共
役長、ΔL(R)はR(赤色)の結像位置ずれ、ΔL(B)は
B(青色)の結像位置ずれである。詳細は、前述の文献の
第19頁「色収差」による。
(Explanation of FIG. 14) FIG. 14 is an explanatory diagram of chromatic aberration caused by SLA. In FIG. 14, 103
Is a document, 104 is a document reading position, 105 is an SLA, 1
08R is an R (red) imaging position, 108G is a G (green) imaging position, 108B is a B (blue) imaging position Tc101 is a conjugate length, and ΔL (R) is an R (red) imaging position The shift ΔL (B) is the shift of the imaging position of B (blue). For details, refer to “Chromatic Aberration” on page 19 of the aforementioned document.

【0018】一般に、センサプレート上に取り付けられ
た受光素子の受光面は平坦である。このため、より精度
のよい結像位置を求めるために、受光素子の取り付け位
置調整は、G(緑色)のセンサ出力信号とMTF(前記文
献の第14頁「MTF」)により行い、色波長により生
じる色収差すなわち被写体色によるMTFの劣化を最小
限にする。このときのR(赤色)の結像位置ずれΔL(R)
とB(青色)の結像位置ずれΔL(B)は、ほぼ同じであ
る。また、この結像位置ずれは使用するSLAの種類に
より異なる。仮に、緑色の原稿を受光素子上に投影し、
この結像が精度よく行われていれば、緑色の像によるM
TFは最高の値を示す。しかし、赤色の原稿を投影した
ときは、結像位置が受光素子より離れた位置となり、青
色の原稿を投影したときは、結像位置が受光素子より手
前の位置となり、緑色のMTFに比べ、赤色および青色
のMTFは劣化をする。
Generally, the light receiving surface of the light receiving element mounted on the sensor plate is flat. For this reason, in order to obtain a more accurate imaging position, the mounting position of the light receiving element is adjusted based on the G (green) sensor output signal and the MTF (“MTF” on page 14 of the above-mentioned document), and the color wavelength is adjusted. The resulting chromatic aberration, that is, the deterioration of the MTF due to the subject color is minimized. At this time, R (red) image position shift ΔL (R)
And B (blue) are substantially the same. Also, this image position shift differs depending on the type of SLA used. Suppose a green document is projected on the light receiving element,
If this imaging is performed accurately, M
TF shows the highest value. However, when projecting a red document, the image forming position is located farther from the light receiving element, and when projecting a blue document, the image forming position is located closer to the light receiving element, compared to the green MTF. The red and blue MTFs degrade.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような光学調整(図12で説明した結像位置ずれを最
小限にする手段)を行っても、以下のような問題点が生
じる。
However, even if the above-described optical adjustment (means for minimizing the imaging position shift described with reference to FIG. 12) is performed, the following problems occur.

【0020】一般に小型化、高輝度化を必要とする密着
カラーイメージセンサでは、F値の小さなSLAを用い
る。(一般に、F値の小さなSLAほどTcが短くな
る。したがって、原稿から受光素子までの距離が短くな
り小型化が可能になる。)しかし、F値の小さなSLA
は色収差が大きく、カラーイメージセンサには不向きで
ある。仮に、F値を犠牲にして色収差の小さなSLAを
用いたとしても、色波長による結像位置ずれは必ず生
じ、被写体の色によるMTFの劣化を避けることはでき
ない。(F値については前記文献の第16頁、色収差に
ついては、第19頁に記載されている。)
Generally, an SLA having a small F value is used in a contact color image sensor that requires miniaturization and high luminance. (Generally, the smaller the F value, the shorter the Tc. Therefore, the distance from the document to the light receiving element is shortened, and the size can be reduced.) However, the SLA with a small F value
Has large chromatic aberration and is not suitable for a color image sensor. Even if an SLA with small chromatic aberration is used at the expense of the F-number, the imaging position shift due to the color wavelength always occurs, and MTF deterioration due to the color of the subject cannot be avoided. (The F value is described on page 16 of the document, and the chromatic aberration is described on page 19).

【0021】このことから、密着カラーイメージセンサ
はSLAの色収差により、小型化、高輝度化、高MTF
化に問題が生じる。
For this reason, the contact color image sensor can be reduced in size, increased in brightness, and increased in MTF due to the chromatic aberration of SLA.
Problems arise.

【0022】本発明は、前記従来の問題点を解決し、S
LAの色収差による結像位置ずれ(原稿の色による焦点
ずれ)を補正し得る密着オンチップフィルタ方式のカラ
ーイメージセンサを提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and
It is an object of the present invention to provide a contact-on-chip filter type color image sensor capable of correcting an image forming position shift (focal shift due to a color of a document) due to LA chromatic aberration.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】そのために、本発明のカ
ラーイメージセンサにおいては、白色光源を用いて原稿
の被写体を照射し、この被写体像をセルフォックレンズ
により受光素子に等倍結像し、該受光素子上にオンチッ
プフィルタを貼り付け、このオンチップフィルタにより
色分解されたカラー情報を出力するカラーイメージセン
サにおいて、前記フィルタとして、赤色、緑色、青色の
オンチップフィルタを用い、この色別のオンチップフィ
ルタとして、膜厚の異なるものを用いるか、又は屈折率
の異なる材料を用いたことにより、セルフォックレンズ
の色収差により生じる受光素子上の結像位置を補正する
ようにしたものである。
For this purpose, in a color image sensor according to the present invention, a white light source is used to irradiate a subject on a document, and this subject image is formed on a light receiving element at a magnification of 1 by a selfoc lens. An on-chip filter is attached on the light-receiving element, and in a color image sensor that outputs color information separated by the on-chip filter, red, green, and blue on-chip filters are used as the filters. By using a filter having a different film thickness or using a material having a different refractive index as an on-chip filter, an image forming position on a light receiving element caused by chromatic aberration of a Selfoc lens is corrected. .

【0024】また、本発明のカラーイメージセンサにお
いては、前記受光素子上に、一様な膜厚の薄膜形状のオ
ンチップフィルタを貼り付け、更にこのオンチップフィ
ルタ上に色別に厚さや屈折率の異なる透明膜を貼り付け
たことにより、セルフォックレンズの色収差により生じ
る受光素子上の結像位置を補正するようにしたものであ
る。
In the color image sensor according to the present invention, an on-chip filter having a uniform thickness and a thin film shape is attached on the light receiving element, and the thickness and the refractive index of each color are changed on the on-chip filter. By attaching different transparent films, an image forming position on the light receiving element caused by chromatic aberration of the Selfoc lens is corrected.

【0025】更に、本発明のカラーイメージセンサにお
いては、前記受光素子上に、一様な膜厚の薄膜形状のオ
ンチップフィルタを貼り付け、更にこのオンチップフィ
ルタ上に色別に屈折率の異なる凸レンズ状透明膜を取り
付けたことにより、セルフォックレンズの色収差により
生じる受光素子上の結像位置を補正するようにしたもの
である。
Further, in the color image sensor according to the present invention, an on-chip filter of a thin film shape having a uniform thickness is attached on the light receiving element, and a convex lens having a different refractive index for each color is provided on the on-chip filter. By attaching the transparent transparent film, the imaging position on the light receiving element caused by the chromatic aberration of the Selfoc lens is corrected.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明
の第1の実施形態におけるカラーイメージセンサの基本
原理を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the basic principle of the color image sensor according to the first embodiment of the present invention.

【0027】図1において、1は白色光源、2は原稿台
ガラス、3は原稿、4は原稿読取り位置、5はセルフォ
ックレンズアレイ(SLA)、6はセンサプレート、7
は受光素子、8はR(赤色)、G(緑色)、B(青色)からな
るオンチップフィルタである。
In FIG. 1, 1 is a white light source, 2 is a platen glass, 3 is a document, 4 is a document reading position, 5 is a selfoc lens array (SLA), 6 is a sensor plate, 7
Denotes a light receiving element, and 8 denotes an on-chip filter composed of R (red), G (green), and B (blue).

【0028】先ず、図1の構成部品について説明する。
白色光源1は、冷陰極間、熱陰極間等からなる管光源、
あるいはR(赤色)G(緑色)B(青色)からなるLEDを同
時発光させたものである。原稿台ガラス2は、原稿3を
密着させ、原稿読取り位置4を固定する目的で用いる。
また、この原稿台ガラスは、白色の照射光あるいは原稿
濃度(被写体像)に応じた反射光を透過させることか
ら、透過性の良い、色波長に影響の少ない白板ガラスな
どを用いる。原稿読取り位置4を予め決定し、この原稿
読取り位置4に対して原稿3、あるいは原稿台ガラス2
と垂直になるようにSLA5を配備する。原稿読取り位
置4からSLA端までの距離はSLA5と原稿台ガラス
2の厚さと原稿台ガラス2の屈折率により決定する。ま
た、原稿読取り位置4が決定したら、白色光源1からの
照射光が約45度になるように、この白色光源1を固定
する。SLA5のもう一方の端面方向にはセンサプレー
ト6と白黒の受光素子7とオンチップフィルタ8が取り
付けられる。受光素子7は、予めセンサプレート6上に
ライン上に取り付けられており、さらに、この受光素子
7表面には、任意の絵素構成によるR,G,Bのオンチ
ップフィルタが貼り付けられている。SLA5の端面か
ら受光素子7までの距離は、SLA5とオンチップフィ
ルタ8の厚さとオンチップフィルタ8の屈折率により決
定する。また、原稿読取り位置4とSLA5の光軸セン
ターと受光素子7群のラインは直線となる。
First, the components shown in FIG. 1 will be described.
The white light source 1 is a tube light source including cold cathodes, hot cathodes and the like,
Alternatively, LEDs made of R (red), G (green), and B (blue) are caused to emit light simultaneously. The platen glass 2 is used for bringing the original 3 into close contact and fixing the original reading position 4.
In addition, since the platen glass transmits white irradiation light or reflected light corresponding to the document density (subject image), a white plate glass or the like having good transparency and having little influence on the color wavelength is used. The document reading position 4 is determined in advance, and the document 3 or the platen glass 2 is
The SLA 5 is arranged so as to be vertical. The distance from the document reading position 4 to the end of the SLA is determined by the thickness of the SLA 5 and the platen glass 2 and the refractive index of the platen glass 2. When the document reading position 4 is determined, the white light source 1 is fixed so that the irradiation light from the white light source 1 becomes approximately 45 degrees. A sensor plate 6, a black and white light receiving element 7, and an on-chip filter 8 are attached to the other end face of the SLA 5. The light receiving element 7 is previously mounted on a line on the sensor plate 6, and on the surface of the light receiving element 7, an R, G, B on-chip filter having an arbitrary picture element configuration is attached. . The distance from the end face of the SLA 5 to the light receiving element 7 is determined by the thickness of the SLA 5 and the on-chip filter 8 and the refractive index of the on-chip filter 8. The document reading position 4, the optical axis center of the SLA 5, and the line of the light receiving element 7 group are straight lines.

【0029】次に、図1における動作について説明す
る。白色光源1による照射光は、原稿台ガラス2に入射
する。このとき照射光は、原稿台ガラスの屈折率に依存
して角度を変え、原稿台ガラス2に密着された原稿3の
被写体面を照射する。原稿読取り位置4における反射光
は、被写体濃度に応じた拡散反射光となり、SLA5が
原稿読取り位置の法線上に位置することから、SLA5
は原稿読取り位置4の被写体濃度を0度拡散反射光とし
て受光する。SLA5は、原稿読取り位置4の被写体像
を受光素子7に結像し、受光素子7により、この被写体
像を電気信号に変換する。
Next, the operation in FIG. 1 will be described. Irradiation light from the white light source 1 enters the platen glass 2. At this time, the irradiation light changes the angle depending on the refractive index of the platen glass, and irradiates the subject surface of the document 3 closely attached to the platen glass 2. The reflected light at the document reading position 4 becomes diffuse reflection light according to the density of the subject, and since the SLA 5 is located on the normal line of the document reading position, the SLA 5
Receives the subject density at the document reading position 4 as 0 degree diffuse reflection light. The SLA 5 forms a subject image at the document reading position 4 on the light receiving element 7, and the light receiving element 7 converts the subject image into an electric signal.

【0030】受光素子7には、予め、R,G,Bからな
るオンチップフィルタが貼り付けられていることから、
受光素子が出力する電気信号はR,G,Bのカラー信号
となる。本発明は、このR,G,Bからなるオンチップ
フィルタの厚さをR,G,B単位で変化させ、色収差に
よるMTFの劣化を防止することにある。このことを図
2および図3を例として詳細に説明する。
Since an on-chip filter composed of R, G, and B is previously attached to the light receiving element 7,
The electric signals output by the light receiving elements are R, G, and B color signals. An object of the present invention is to prevent the deterioration of the MTF due to chromatic aberration by changing the thickness of the on-chip filter composed of R, G, and B in units of R, G, and B. This will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

【0031】(図2の説明)図2(a)は、ライン方向
(主走査方向)に2列の受光素子7を構成し、1列にR
とBのオンチップフィルタを交互に貼り、もう一方の列
にGのオンチップフィルタを貼り付けたカラーイメージ
センサの例であり、絵素の構成と断面形状について説明
するものである。
(Explanation of FIG. 2) FIG. 2 (a) shows two rows of light receiving elements 7 in the line direction (main scanning direction), and R rows in one row.
This is an example of a color image sensor in which B and B on-chip filters are alternately attached, and a G on-chip filter is attached to the other row, and illustrates the configuration and cross-sectional shape of a picture element.

【0032】図2(a)において、6はセンサプレー
ト、7は受光素子、8RはR(赤色)のオンチップフィル
タ、8GはG(緑色)のオンチップフィルタ、8BはB
(青色)のオンチップフィルタである。
In FIG. 2A, 6 is a sensor plate, 7 is a light receiving element, 8R is an on-chip filter of R (red), 8G is an on-chip filter of G (green), and 8B is B
(Blue) on-chip filter.

【0033】先ず、図2(a)に示した絵素の構成につ
いて説明する。センサプレート6上には、予め2列の白
黒の受光素子7が整列して取り付けられる。一方の列に
Bのオンチップフィルタ8BとRのオンチップフィルタ
8Rが交互に配置するように受光素子7上に貼り付け
る。もう一方の列には、受光素子7上にGのオンチップ
フィルタ8Gを貼り付ける。例えば、Bのオンチップフ
ィルタが貼り付けられた受光素子からは青色のカラー信
号を出力する。
First, the configuration of the picture element shown in FIG. 2A will be described. On the sensor plate 6, two rows of black-and-white light receiving elements 7 are arranged and mounted in advance. The B on-chip filters 8B and R on-chip filters 8R are stuck on the light receiving element 7 so as to be alternately arranged in one row. On the other row, a G on-chip filter 8G is attached on the light receiving element 7. For example, the light receiving element to which the B on-chip filter is attached outputs a blue color signal.

【0034】一般には、これらのオンチップフィルタを
貼り付ける作業は、R、G、B個別の3回の工程を行
う。例えば、Rのマスク(Rの受光部だけ露出させる)
を取り付け、スピナー等により赤のフィルタを貼り付
け、Bのマスクに交換して青のフィルタを貼り付け、G
のマスクに交換して緑のフィルタを貼り付ける。したが
って、R,G,Bそれぞれの材料(透過率など)を変化
したり、大きさを変化したり、厚さを変化したりするこ
とは容易に行うことができる。本実施形態においては
R,G,Bオンチップフィルタの厚さ或いは屈折率を変
化させ、使用するSLAの色収差による結像位置ずれを
補正する。
In general, the operation of attaching these on-chip filters involves three processes of R, G and B individually. For example, an R mask (only the R light receiving part is exposed)
Attach the red filter with a spinner, etc., replace with the mask of B, paste the blue filter, G
Replace with a new mask and paste the green filter. Therefore, it is easy to change the materials (e.g., transmittance), the size, and the thickness of each of R, G, and B. In the present embodiment, the thickness or the refractive index of the R, G, B on-chip filters is changed to correct the imaging position shift due to the chromatic aberration of the used SLA.

【0035】図2(b)は、図2(a)のBの受光部と
Gの受光部における断面構造を示した図であり、同様
に、第2(c)図は、Rの受光部とGの受光部における
断面構造を示した図である。各オンチップフィルタの厚
さは,8B>8G>8Rの関係になる。具体的な厚さの
関係については、後述する。
FIG. 2B is a diagram showing a cross-sectional structure of the light receiving section B and the light receiving section G of FIG. 2A. Similarly, FIG. FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of a light receiving unit of FIGS. The thickness of each on-chip filter has a relationship of 8B>8G> 8R. A specific thickness relationship will be described later.

【0036】(図3の説明)図3(a),(b)は、ラ
イン方向(主走査方向)に3列の受光素子7を構成し、
各列にR、G、Bのオンチップフィルタを貼り付けたカ
ラーイメージセンサにおける変形例である。図3(a)
は、絵素の構成を示し、図3(b)は、断面構造を示
す。オンチップフィルタの貼り付け工程や厚さの関係に
ついては図2で説明した内容と同様である。
(Explanation of FIG. 3) FIGS. 3A and 3B show three rows of light receiving elements 7 arranged in the line direction (main scanning direction).
This is a modification of the color image sensor in which R, G, and B on-chip filters are attached to each column. FIG. 3 (a)
Shows the structure of a picture element, and FIG. 3B shows a cross-sectional structure. The attachment process and the thickness relationship of the on-chip filter are the same as those described with reference to FIG.

【0037】(第4の説明)図4(a)〜(c)は、第
1の実施形態におけるカラーイメージセンサの原理説明
図である。図4(a)はR(赤色)のオンチップフィルタ
を貼り付けた光学断面図、図4(b)はG(緑色)のオン
チップフィルタを貼り付けた光学断面図、図4(c)は
B(青色)のオンチップフィルタを貼り付けた光学断面図
である。
(Fourth Description) FIGS. 4A to 4C are explanatory diagrams of the principle of the color image sensor according to the first embodiment. FIG. 4A is an optical cross-sectional view in which an R (red) on-chip filter is attached, FIG. 4B is an optical cross-sectional view in which a G (green) on-chip filter is attached, and FIG. FIG. 5 is an optical cross-sectional view showing a B (blue) on-chip filter attached thereto.

【0038】図4(a)〜(c)において、3は原稿、
4は原稿読取り位置、5はSLA、6はセンサプレー
ト、7は受光素子、8RはR(赤色)のオンチップフィル
タ、8GはG(緑色)のオンチップフィルタ、8BはB
(青色)のオンチップフィルタ、Tc1は共役長(原稿読
取り位置から受光素子までの物体像面間距離)、Z0は
SLAの長さ、L0は作動距離(1)(SLA端面から原
稿読取り位置までの距離)、L1は作動距離(2)(SL
A端面から受光素子までの距離)、t(R)は受光素子上
に貼り付けられたR(赤色)のオンチップフィルタの膜
厚、t(G)は受光素子上に貼り付けられたG(緑色)のオ
ンチップフィルタの膜厚t(B)は受光素子上に貼り付け
られたB(青色)のオンチップフィルタの膜厚である。
4A to 4C, reference numeral 3 denotes a document;
4 is an original reading position, 5 is an SLA, 6 is a sensor plate, 7 is a light receiving element, 8R is an on-chip filter of R (red), 8G is an on-chip filter of G (green), and 8B is B
(Blue) on-chip filter, Tc1 is conjugate length (distance between object image plane from document reading position to light receiving element), Z0 is SLA length, L0 is working distance (1) (from SLA end face to document reading position) L1 is the working distance (2) (SL
The distance from the A end face to the light receiving element), t (R) is the film thickness of the R (red) on-chip filter attached on the light receiving element, and t (G) is G ( The film thickness t (B) of the (green) on-chip filter is the film thickness of the B (blue) on-chip filter attached on the light receiving element.

【0039】図4(a)において、予め、原稿3の原稿
読取り位置4には白色光が照射されているものとする。
原稿読取り位置4の被写体濃度に応じた0度拡散反射光
はSLA5に入射し、原稿読取り位置4の被写体像を、
受光素子7上に結像する。このとき、受光素子7上には
Rのオンチップフィルタ8Rが貼り付けられていること
から、この受光素子はR(赤色)の像を結像し、電気信号
に変換する。SLA5の長さZ0と,SLA5と原稿読
取り位置間に伝播媒体のない作動距離(1)L0は、SL
A5の物性により決まる。作動距離(2)L1は、Rのオ
ンチップフィルタの屈折率をN(R)、厚さをt(R)とす
ると、L1=L0+(t(R)・(N(R)―1)/N
(R))で決まる。共役長Tc1は、SLA5の長さと作
動距離L0,L1を足したものであり、本実施形態にお
いて、共役長Tc1は、R(赤色)のオンチップフィル
タ膜が最も薄いことから、このR(赤色)の光学断面が基
本となる。
In FIG. 4A, it is assumed that the original reading position 4 of the original 3 has been irradiated with white light in advance.
The 0-degree diffuse reflection light corresponding to the subject density at the document reading position 4 is incident on the SLA 5, and the subject image at the document reading position 4 is
An image is formed on the light receiving element 7. At this time, since the R on-chip filter 8R is attached on the light receiving element 7, this light receiving element forms an image of R (red) and converts it into an electric signal. The length Z0 of the SLA5 and the working distance (1) L0 without a propagation medium between the SLA5 and the document reading position are represented by SL
Determined by the physical properties of A5. The working distance (2) L1 is L1 = L0 + (t (R). (N (R) -1) /, where N (R) is the refractive index of the on-chip filter of R and t (R) is the thickness of the filter. N
(R)). The conjugate length Tc1 is the sum of the length of the SLA 5 and the working distances L0 and L1. In the present embodiment, the conjugate length Tc1 is R (red) since the on-chip filter film of R (red) is the thinnest. The optical cross section of ()) is fundamental.

【0040】図4(b)は、受光素子7上にG(緑色)の
オンチップフィルタ8Gを貼り付けたもので、受光素子
はG(緑色)の像を結像し、電気信号に変換する。センサ
プレート6あるいは受光素子の受光面が平坦であること
から、共役長は、図4(a)で説明したR(赤色)光学断
面での共役長Tc1となる。仮に、Rのオンチップフィ
ルタ8Rの厚さt(R)、屈折率N(R)とGのオンチッ
プフィルタ8Gの厚さt(G)、屈折率N(G)が、それぞ
れ同じであれば、色収差によりGの結像位置はRの結像
位置より手前(SLA側)になるため、本実施形態で
は,Gのオンチップフィルタ8Gを厚くさせる、あるい
は屈折率の大きな材料を用いて、結像位置を引き伸ばす
手段を行う。
FIG. 4B shows a G (green) on-chip filter 8G attached to the light receiving element 7, which forms a G (green) image and converts it into an electric signal. . Since the sensor plate 6 or the light receiving surface of the light receiving element is flat, the conjugate length is the conjugate length Tc1 in the R (red) optical cross section described with reference to FIG. If the thickness t (R) and the refractive index N (R) of the R on-chip filter 8R and the thickness t (G) and the refractive index N (G) of the G on-chip filter 8G are the same, respectively. Because the G image position is closer to the SLA side than the R image position (SLA side) due to chromatic aberration, in the present embodiment, the G on-chip filter 8G is made thicker or a material having a large refractive index is used. Means for extending the image position is performed.

【0041】図4(c)は、受光素子7上にB(青色)の
オンチップフィルタ8Gを貼り付けたもので、受光素子
はB(青色)の像を結像し、電気信号に変換する。共役長
は、図4(a)で説明したR(赤色)光学断面での共役長
Tc1となる。仮に、Rのオンチップフィルタ8Rの厚
さt(R)、屈折率N(R)とBのオンチップフィルタ8
Bの厚さt(B)、屈折率N(B)が、それぞれ同じであれ
ば、色収差によりBの結像位置はRの結像位置、さらに
Gの 結像位置より手前(SLA側)になるため、
本実施形態では,Bのオンチップフィルタ8BをGのオ
ンチップフィルタの厚さ8Gより、さらに厚くさせる、
あるいは屈折率の大きな材料を用いて、結像位置を引き
伸ばす手段を行う。
FIG. 4C shows a B (blue) on-chip filter 8G attached to the light receiving element 7, which forms a B (blue) image and converts it into an electric signal. . The conjugate length is the conjugate length Tc1 in the R (red) optical cross section described with reference to FIG. Assume that the thickness t (R) of the R on-chip filter 8R, the refractive index N (R), and the B on-chip filter 8R
If the thickness t (B) and the refractive index N (B) of B are the same, the image forming position of B is closer to the image forming position of R and further to the image forming position of G (SLA side) due to chromatic aberration. To become
In the present embodiment, the B on-chip filter 8B is made thicker than the G on-chip filter 8G.
Alternatively, a means for extending the image forming position using a material having a large refractive index is used.

【0042】R(赤色)にたいするG(緑色)、B(青色)の
色収差による結像ずれ量をそれぞれΔt(G)、Δt(B)
とすると、G(緑色)のオンチップフィルタの厚さt(G)
あるいはB(青色)のオンチップフイルタの厚さt(B)は
下記の式で計算できる。尚、結像ずれ量Δt(G)、Δt
(B)は、使用するSLAにより決定し、R(赤色)により
本実施形態における結像位置を調整することから、Rの
結像ずれ量は0であり、Rのオンチップフィルタの厚さ
t(R)は薄膜形状であることから、下記の算出式には特
に考慮しないものとする。
The image shift amounts due to the chromatic aberration of G (green) and B (blue) with respect to R (red) are represented by Δt (G) and Δt (B), respectively.
Then, the thickness t (G) of the G (green) on-chip filter
Alternatively, the thickness t (B) of the B (blue) on-chip filter can be calculated by the following equation. Note that the image shift amounts Δt (G), Δt
(B) is determined by the SLA to be used, and the image formation position in the present embodiment is adjusted by R (red). Therefore, the image shift amount of R is 0, and the thickness t of the on-chip filter of R is t. Since (R) is in the form of a thin film, it is not particularly considered in the following formula.

【0043】 t(G)=Δt(G)・N(G)/(N(G)―1) ..... (1) t(B)=Δt(B)・N(B)/(N(B)―1) ..... (2)T (G) = Δt (G) · N (G) / (N (G) −1) (1) t (B) = Δt (B) · N (B) / ( N (B) -1) ..... (2)

【0044】以上説明したように、第1の実施形態によ
れば、密着オンチップフィルタ方式のカラーイメージセ
ンサにおいて、先ず、SLAを予め決定し、このSLA
が受光素子上に結像する赤色の結像位置(SLAの端面
から赤色のオンチップフィルタ下にある受光素子までの
距離)を決定する。赤色の結像位置は、緑色、青色の結
像位置に比較して、SLA端から結像位置までの距離が
もっとも長いので、緑色、青色の結像位置は、赤色の結
像位置よりも手前になる。このとき、赤色の結像位置に
対して生じる緑色の結像ずれ量と、青色の結像ずれ量を
予めSLAの物性により求めておき、(1)式により、緑
色のオンチップフィルタの厚さを決定し、(2)式により
青色のオンチップフィルタの厚さを決定する構成とした
ので、簡単な製造工程の変更(赤色、緑色、青色のオン
チップフィルタを貼り付ける際の、各膜厚を変える、あ
るいは各フィルタの屈折率を変える)で、SLAの色収
差による結像位置ずれ(原稿の色による焦点ずれ)を無
くすようにしたので、共役長の短いSLAでも、密着カ
ラーイメージセンサの結像レンズとして利用できる。
As described above, according to the first embodiment, in the color image sensor of the contact on-chip filter type, first, the SLA is determined in advance, and this SLA is determined.
Determines the red image formation position (the distance from the end surface of the SLA to the light receiving element below the red on-chip filter) on the light receiving element. Since the distance from the SLA end to the image forming position is the longest in the red image forming position compared to the green and blue image forming positions, the green and blue image forming positions are closer to the front than the red image forming position. become. At this time, the amount of green image shift and the amount of blue image shift that occur with respect to the red image position are determined in advance by the physical properties of the SLA, and the thickness of the green on-chip filter is calculated according to equation (1). Is determined, and the thickness of the blue on-chip filter is determined by the equation (2). Therefore, a simple change of the manufacturing process (each film thickness when attaching the red, green, and blue on-chip filters) Or by changing the refractive index of each filter) to eliminate the imaging position shift (focal shift due to the color of the original) due to the chromatic aberration of the SLA. It can be used as an image lens.

【0045】共役長の短いSLAが利用できるようにな
ったことから、イメージセンサの小型化が可能となる。
一般に、共役長の短いSLA(レンズ長が短い)はF値
が小さくなり、原稿の反射量を、より多く受光素子に伝
達する。したがって、受光素子が入力する光量が大きく
(高感度化)なり、高S/N化や高速化が可能になる。
Since the SLA having a short conjugate length can be used, the size of the image sensor can be reduced.
In general, an SLA with a short conjugate length (short lens length) has a small F value, and transmits a larger amount of reflection of a document to a light receiving element. Therefore, the amount of light input to the light receiving element becomes large (high sensitivity), and high S / N and high speed can be achieved.

【0046】また、被写体の色によるMTFの劣化を防
止し、より高いMTFの密着オンチップフィルタ方式カ
ラーイメージセンサを提供できる。
Further, it is possible to prevent the MTF from being deteriorated due to the color of the subject, and to provide a color image sensor having a higher MTF and a close contact on-chip filter system.

【0047】次に本発明の第2の実施形態について説明
する。 (図5の説明)図5は、本発明の第2の実施形態におけ
るカラーイメージセンサの基本原理を示す断面図であ
る。図5において、1は白色光源、2は原稿台ガラス、
3は原稿、4は原稿読取り位置、5はセルフォックレン
ズアレイ(SLA)、6はセンサプレート、7は受光素
子、8はR(赤色)、G(緑色)、B(青色)からなるオンチ
ップフィルタ、9は透明膜である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. (Description of FIG. 5) FIG. 5 is a sectional view showing the basic principle of the color image sensor according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, 1 is a white light source, 2 is a platen glass,
3 is a document, 4 is a document reading position, 5 is a selfoc lens array (SLA), 6 is a sensor plate, 7 is a light receiving element, 8 is an on-chip composed of R (red), G (green), and B (blue). The filter 9 is a transparent film.

【0048】基本的な構成、あるいは動作原理について
は、第1の実施形態の説明と同様である。この第2の実
施形態では、赤色、緑色、青色のオンチップフィルタを本
来の薄膜形状の厚さにし、このオンチップフィルタの上
に、さらに透明膜9を覆う。この透明膜9の厚さ、ある
いは屈折率を各色毎に変え、赤色、緑色、青色の結像位置
が、同じになるようにしたものである。つまり、センサ
プレート6の上には、予め受光素子がライン上に取り付
けられており、さらに、この受光素子7表面には、任意
の絵素構成によるR,G,Bのオンチップフィルタが貼
り付けられている。オンチップフィルタ8の上には、各
フィルタに色毎に、厚さや屈折率の異なる透明膜が貼ら
れる。(赤色のオンチップフィルタ上の透明膜は特にな
くてもよい。)
The basic configuration or operation principle is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, the red, green, and blue on-chip filters have the original thin film thickness, and the transparent film 9 is further covered on the on-chip filters. The thickness or the refractive index of the transparent film 9 is changed for each color so that the image forming positions of red, green and blue are the same. That is, a light receiving element is previously mounted on the line on the sensor plate 6, and on the surface of the light receiving element 7, an R, G, B on-chip filter having an arbitrary picture element configuration is attached. Have been. On the on-chip filter 8, a transparent film having a different thickness or refractive index is attached to each filter for each color. (The transparent film on the red on-chip filter is not particularly required.)

【0049】SLA5が放射した原稿濃度に応じた光信
号は、透明膜9により屈折入力し、さらにオンチップフ
ィルタを伝達して受光素子に入力する。受光素子7は、
この光信号を電気信号に変換する。受光素子7には、予
め、R,G,Bからなるオンチップフィルタが貼り付け
られていることから、受光素子が出力する電気信号は
R,G,Bのカラー信号となる。
An optical signal corresponding to the density of the document emitted by the SLA 5 is refracted and input by the transparent film 9 and further transmitted through an on-chip filter to be input to a light receiving element. The light receiving element 7
This optical signal is converted into an electric signal. Since an on-chip filter composed of R, G, and B is attached to the light receiving element 7 in advance, the electrical signals output by the light receiving element are R, G, and B color signals.

【0050】(図6の説明)図6(a)は、ライン方向
(主走査方向)に2列の受光素子7を構成し、1列にR
とBのオンチップフィルタを交互に貼り、もう一方の列
にGのオンチップフィルタを貼り付けたカラーイメージ
センサの絵素の構成と断面形状について説明するもので
ある。図6(a)〜(c)において、6はセンサプレー
ト、7は受光素子、8RはR(赤色)のオンチップフィル
タ、8GはG(緑色)のオンチップフィルタ、8BはB
(青色)のオンチップフィルタ、9GはG(緑色)オンチッ
プフィルタ上に貼り付けられた透明膜(1)、9BはB
(青色)オンチップフィルタ上に貼り付けられた透明膜
(2)である。
(Description of FIG. 6) FIG. 6A shows two rows of light receiving elements 7 arranged in the line direction (main scanning direction), and one row of R elements.
FIG. 7 illustrates the configuration and cross-sectional shape of a picture element of a color image sensor in which a G on-chip filter and a B on-chip filter are alternately attached, and a G on-chip filter is attached to the other row. 6A to 6C, reference numeral 6 denotes a sensor plate, 7 denotes a light receiving element, 8R denotes an R (red) on-chip filter, 8G denotes a G (green) on-chip filter, and 8B denotes B.
(Blue) on-chip filter, 9G is a transparent film (1) attached on G (green) on-chip filter, 9B is B
(Blue) Transparent film pasted on on-chip filter
(2).

【0051】図6(a)における絵素の構成は、第1の
実施形態の図2で説明した絵素の構成と同様である。こ
の第2の実施形態では、R,G,Bのオンチップフィル
タの厚さは共に一様な膜厚の薄膜形状でよく、特に厚さ
を変化させる必要はない。図6(a)では、Gのオンチ
ップフィルタ8Gの上に透明膜(1)9Gを貼り付け、B
のオンチップフィルタ8Bの上に透明膜(2)9Bを貼り
付ける。これらの透明膜9G,9Bの厚さを変化させる
ことにより、使用するSLAの色収差による結像位置ず
れを補正する。
The configuration of the picture element in FIG. 6A is the same as the configuration of the picture element described in FIG. 2 of the first embodiment. In the second embodiment, the thicknesses of the R, G, and B on-chip filters may all be in the form of thin films having a uniform thickness, and it is not necessary to change the thickness. In FIG. 6A, a transparent film (1) 9G is attached on the G on-chip filter 8G,
A transparent film (2) 9B is attached on the on-chip filter 8B. By changing the thicknesses of these transparent films 9G and 9B, the imaging position shift due to the chromatic aberration of the SLA used is corrected.

【0052】図6(b)は、図6(a)のBの受光部と
Gの受光部における断面構造を示した図であり、同様
に、図6(c)は、Rの受光部とGの受光部における断
面構造を示した図である。透明膜の厚さの関係は、G
(緑色)、B(青色)相互の屈折率を変えない限り、9
G<9Bの関係になる。具体的な厚さの関係について
は、後述する。
FIG. 6B is a diagram showing a cross-sectional structure of the light receiving portion B of FIG. 6A and the light receiving portion G of FIG. 6A. Similarly, FIG. It is a figure showing the section structure in the G light sensing portion. The relationship of the thickness of the transparent film is G
(Green) and B (blue) unless the mutual refractive index is changed.
G <9B. A specific thickness relationship will be described later.

【0053】(図7の説明)図7(a)、(b)は、ラ
イン方向(主走査方向)に3列の受光素子7を構成し、
各列にR,G,Bのオンチップフィルタを貼り付け、さ
らに、G、Bのオンチップフィルタの上にG,B毎に厚
さを変えた透明膜を貼り付けたカラーイメージセンサに
おける実施形態である。図7(a)は、絵素の構成を示
し、図7(b)は、断面構造を示す。オンチップフィル
タの貼り付け工程は、従来技術と同様であり、厚さの関
係については図6の場合と同様である。
(Explanation of FIG. 7) FIGS. 7A and 7B show three rows of light receiving elements 7 in the line direction (main scanning direction).
An embodiment in a color image sensor in which R, G, and B on-chip filters are attached to each row, and a transparent film having a different thickness for each of G and B is attached on the G and B on-chip filters. It is. FIG. 7A shows a configuration of a picture element, and FIG. 7B shows a cross-sectional structure. The attaching process of the on-chip filter is the same as that of the related art, and the thickness relationship is the same as that of FIG.

【0054】(図8の説明)図8(a)〜(c)は、第
2の実施形態におけるカラーイメージセンサの原理説明
図である。図8(a)はR(赤色)のオンチップフィルタ
を貼り付けた光学断面図、図8(b)はG(緑色)のオン
チップフィルタを貼り付けた光学断面図、図8(c)は
B(青色)のオンチップフィルタを貼り付けた光学断面図
である。
(Explanation of FIG. 8) FIGS. 8A to 8C are explanatory diagrams of the principle of the color image sensor according to the second embodiment. 8A is an optical cross-sectional view in which an R (red) on-chip filter is attached, FIG. 8B is an optical cross-sectional view in which a G (green) on-chip filter is attached, and FIG. FIG. 5 is an optical cross-sectional view showing a B (blue) on-chip filter attached thereto.

【0055】図8(a)〜(c)において、3は原稿、
4は原稿読取り位置、5はSLA、6はセンサプレー
ト、7は受光素子、8RはR(赤色)のオンチップフィル
タ、8GはG(緑色)のオンチップフィルタ、8BはB
(青色)のオンチップフィルタ、9GはG(緑色)オンチッ
プフィルタ上に貼り付けられた透明膜(1)、9BはB
(青色)オンチップフィルタ上に貼り付けられた透明膜
(2)、Tc2は共役長(原稿読取り位置から受光素子ま
での物体像面間距離)、Z0はSLAの長さ、L0は作
動距離(1)(SLA端面から原稿読取り位置までの距
離)、L2は作動距離(3)(SLA端面から受光素子ま
での距離)、t(R)は受光素子上に貼り付けられたR
(赤色)のオンチップフィルタの膜厚、t(G)1は受光素
子上に貼り付けられたG(緑色)のオンチップフィルタの
膜厚、t(G)2はG(緑色)オンチップフィルタ8G上に
貼り付けられた透明膜(1)9Gの膜厚、t(B)1は受光
素子上に貼り付けられたB(青色)のオンチップフィルタ
の膜厚、t(B)2はB(青色)オンチップフィルタ8B上
に貼り付けられた透明膜(2)9Bの膜厚である。
8A to 8C, reference numeral 3 denotes an original,
4 is an original reading position, 5 is an SLA, 6 is a sensor plate, 7 is a light receiving element, 8R is an on-chip filter of R (red), 8G is an on-chip filter of G (green), and 8B is B
(Blue) on-chip filter, 9G is a transparent film (1) attached on G (green) on-chip filter, 9B is B
(Blue) Transparent film pasted on on-chip filter
(2), Tc2 is the conjugate length (distance between the object image plane from the document reading position to the light receiving element), Z0 is the length of the SLA, L0 is the working distance (1) (the distance from the SLA end face to the document reading position), L2 is the working distance (3) (the distance from the SLA end face to the light receiving element), and t (R) is R attached to the light receiving element.
The thickness of the (red) on-chip filter, t (G) 1 is the thickness of the G (green) on-chip filter attached to the light receiving element, and t (G) 2 is the G (green) on-chip filter. The thickness of the transparent film (1) 9G attached on 8G, t (B) 1 is the thickness of the B (blue) on-chip filter attached on the light receiving element, and t (B) 2 is B (Blue) The thickness of the transparent film (2) 9B attached on the on-chip filter 8B.

【0056】図8(a)において、予め、原稿3の原稿
読取り位置4には白色光が照射されているものとする。
原稿読取り位置4の被写体濃度に応じた0度拡散反射光
はSLA5に入射し、原稿読取り位置4の被写体像を、
受光素子7上に結像する。このとき、受光素子7上には
Rのオンチップフィルタ8Rが貼り付けられていること
から、この受光素子はR(赤色)の像を結像し、電気信号
に変換する。SLA5の長さZ0と,SLA5と原稿読
取り位置間に伝播媒体のない作動距離(1)L0は、SL
A5の物性により決まる。作動距離(3)L2は、Rのオ
ンチップフィルタの屈折率をN(R)、厚さをt(R)とする
と、L2=L0+(t(R)・(N(R)―1)/N(R))
で決まる。共役長Tc2は、SLA5の長さと作動距離
L0,L2を足したものであり、本実施形態において、
共役長Tc2は、このR(赤色)の光学断面が基本とな
る。
In FIG. 8A, it is assumed that the original reading position 4 of the original 3 has been irradiated with white light in advance.
The 0-degree diffuse reflection light corresponding to the subject density at the document reading position 4 is incident on the SLA 5, and the subject image at the document reading position 4 is
An image is formed on the light receiving element 7. At this time, since the R on-chip filter 8R is attached on the light receiving element 7, this light receiving element forms an image of R (red) and converts it into an electric signal. The length Z0 of the SLA5 and the working distance (1) L0 without a propagation medium between the SLA5 and the document reading position are represented by SL
Determined by the physical properties of A5. The working distance (3) L2 is L2 = L0 + (t (R). (N (R) -1) /, where N (R) is the refractive index of the on-chip filter of R and t (R) is its thickness. N (R))
Is determined by The conjugate length Tc2 is obtained by adding the length of the SLA 5 and the working distances L0 and L2.
The conjugate length Tc2 is based on the optical section of R (red).

【0057】図8(b)は、受光素子7上にG(緑色)の
オンチップフィルタ8Gを貼り付け、さらにオンチップ
フィルタ8G上に透明膜(1)9Gを貼り付けたものであ
る。受光素子はG(緑色)の像を結像し、電気信号に変換
する。図6で説明したように、R,G,Bのオンチップ
フィルタは薄膜形状でよく、特に厚さを変化させる必要
がない。また、Gの結像位置は、Rの結像位置より手前
になることから、Gのオンチップフィルタ8G上に透明
膜9Gを貼り付ける。この透明膜9Gは、SLAからの
放射光を屈折させ、受光素子7上の結像位置を引き伸ば
す効果を持つ。このときの透明膜9Gの厚さを変え、結
像位置をRの結像位置と同じにさせることでSLAの色
収差による結像位置ずれを補正する。
FIG. 8 (b) shows a G (green) on-chip filter 8G attached on the light receiving element 7, and a transparent film (1) 9G attached on the on-chip filter 8G. The light receiving element forms a G (green) image and converts it into an electric signal. As described with reference to FIG. 6, the on-chip filters of R, G, and B may be in the form of a thin film, and it is not particularly necessary to change the thickness. Further, since the image forming position of G is closer to the image forming position of R, the transparent film 9G is attached on the G on-chip filter 8G. The transparent film 9G has an effect of refracting light emitted from the SLA and extending an image forming position on the light receiving element 7. At this time, the thickness of the transparent film 9G is changed so that the image forming position is the same as the image forming position of R, thereby correcting the image forming position shift due to the chromatic aberration of the SLA.

【0058】図8(c)は、受光素子7上にB(青色)の
オンチップフィルタ8Bを貼り付け、さらにオンチップ
フィルタ8B上に透明膜(1)9Bを貼り付けたものであ
る。受光素子はB(青色)の像を結像し、電気信号に変換
する。前述したように、R,G,Bのオンチップフィル
タは薄膜形状でよく、特に厚さを変化させる必要がな
い。また、Bの結像位置は、Rの結像位置より手前、さ
らにGの結像位置より手前になることから、Bのオンチ
ップフィルタ8B上に、Gの透明膜9Gよりも、さらに
厚い、あるいは屈折率の大きな透明膜9Bを貼り付け
る。この透明膜9Bは、SLAからの放射光を屈折さ
せ、受光素子7上の結像位置を引き伸ばす効果を持つ。
このときの透明膜9Bの厚さを変え、結像位置をRの結
像位置と同じにさせることでSLAの色収差による結像
位置ずれを補正する。
FIG. 8C shows a B (blue) on-chip filter 8B attached on the light receiving element 7, and a transparent film (1) 9B attached on the on-chip filter 8B. The light receiving element forms a B (blue) image and converts it into an electric signal. As described above, the R, G, and B on-chip filters may be in the form of a thin film, and need not be particularly changed in thickness. In addition, since the image forming position of B is located before the image forming position of R and further before the image forming position of G, on the on-chip filter 8B of B, it is thicker than the transparent film 9G of G. Alternatively, a transparent film 9B having a large refractive index is attached. The transparent film 9B has an effect of refracting light emitted from the SLA and extending an image forming position on the light receiving element 7.
At this time, the thickness of the transparent film 9B is changed so that the imaging position is the same as the R imaging position, thereby correcting the imaging position shift due to the chromatic aberration of the SLA.

【0059】この第2の実施形態におけるR,G,Bの
オンチップフィルタは薄膜形状であることを説明してき
た。したがって、R、G、Bオンチップフィルタ膜によ
る屈折ずれ量がほとんどない、あるいは、屈折ずれ量が
R、G、B間において、等しいものであったとすると、
G(緑色)オンチップフィルタに貼り付けられた透明膜9
Gの厚さt(G)2、あるいはB(青色)オンチップフイル
タに貼り付けられた透明膜9Bの厚さt(B)2は下記の
式で計算できる。尚、結像ずれ量Δt(G)、Δt(B)
は、使用するSLAにより決定し、R(赤色)により本実
施形態における結像位置を調整することから、Rの結像
ずれ量は0である。Ndは透明膜における屈折率で、ガ
ラスを例に取ると約1.52である。
It has been described that the R, G, and B on-chip filters in the second embodiment have a thin film shape. Therefore, if the amount of refraction deviation due to the R, G, B on-chip filter film is almost zero, or if the amount of refraction deviation is equal between R, G, and B,
Transparent film 9 attached to G (green) on-chip filter
The thickness t (G) 2 of G or the thickness t (B) 2 of the transparent film 9B attached to the B (blue) on-chip filter can be calculated by the following equation. Note that the image shift amounts Δt (G) and Δt (B)
Is determined by the SLA to be used, and the image formation position in the present embodiment is adjusted by R (red), so that the image shift amount of R is 0. Nd is the refractive index of the transparent film, which is about 1.52 in the case of glass.

【0060】 t(G)2=Δt(G)・Nd/(Nd―1) ..... (3) t(B)2=Δt(B)・Nd/(Nd―1) ..... (4)T (G) 2 = Δt (G) · Nd / (Nd−1)... (3) t (B) 2 = Δt (B) · Nd / (Nd−1) .. (4)

【0061】以上説明したように、第2の実施形態によ
れば、密着オンチップフィルタ方式のカラーイメージセ
ンサにおいて、先ず、SLAを予め決定し、このSLA
が受光素子上に結像する赤色の結像位置(SLAの端面
から赤色のオンチップフィルタ下にある受光素子までの
距離)を決定する。赤色の結像位置は、緑色、青色の結
像位置に比較して、SLA端から結像位置までの距離が
もっとも長いので、緑色、青色の結像位置は、赤色の結
像位置よりも手前になる。このとき、赤色の結像位置に
対して生じる緑色の結像ずれ量と、青色の結像ずれ量を
予めSLAの物性により求めておき、(3)式により、緑
色オンチップフィルタに貼り付けた透明膜の厚さを決定
し、(4)式により青色オンチップフィルタに貼り付けた
透明膜の厚さを決定する構成としたので、簡単な製造工
程の追加(緑色、青色オンチップフィルタ上に、所定の
厚さによる透明膜を貼り付ける)で、緑色あるいは青色
の結像位置を引き伸ばし、赤色の結像位置と同じになる
ようにし、SLAの色収差による結像位置ずれ(原稿の
色による焦点ずれ)を無くすような工夫を施したので、
第1の実施形態で説明した効果に加え、特に緑色や、青
色におけるオンチップフィルタ膜による透過減衰が少な
い。したがって、第1の実施形態よりも、やや製造工程
が増える(透明膜を貼り付ける)が、より高感度化、高S
/N化および高速化(例えば、CCDイメージセンサ
は、受光素子が入力する光感度と電荷蓄積時間(一般に
は読取り1ラインの時間)により出力感度が決定する。
したがって、高速になることで電荷蓄積時間が短くな
り、より多くの光感度化が必要になる)が期待できる。
As described above, according to the second embodiment, in the color image sensor of the contact-on-chip filter type, first, the SLA is determined in advance, and this SLA is determined.
Determines the red image formation position (the distance from the end surface of the SLA to the light receiving element below the red on-chip filter) on the light receiving element. Since the distance from the SLA end to the image forming position is the longest in the red image forming position compared to the green and blue image forming positions, the green and blue image forming positions are closer to the front than the red image forming position. become. At this time, the amount of green image shift and the amount of blue image shift generated with respect to the red image position were determined in advance based on the physical properties of the SLA, and attached to the green on-chip filter according to equation (3). Since the thickness of the transparent film is determined and the thickness of the transparent film attached to the blue on-chip filter is determined by the equation (4), a simple manufacturing process is added (the green and blue on-chip filters , A transparent film having a predetermined thickness is adhered) to extend the green or blue image forming position so that the green or blue image forming position becomes the same as the red image forming position. Since we have devised to eliminate the shift)
In addition to the effects described in the first embodiment, the transmission attenuation due to the on-chip filter film is particularly small in green and blue. Therefore, the number of manufacturing steps is slightly increased (the transparent film is attached) compared to the first embodiment, but higher sensitivity and higher S
/ N and speeding up (for example, in a CCD image sensor, the output sensitivity is determined by the light sensitivity input to the light receiving element and the charge accumulation time (generally, the time for one line of reading).
Therefore, the higher the speed, the shorter the charge accumulation time, and the more photosensitivity is required).

【0062】次に本発明の第3の実施形態について説明
する。 (図9の説明)図9(a)〜(d)は、ライン方向(主
走査方向)に2列の受光素子7を構成し、1列にRとB
のオンチップフィルタを交互に貼り、もう一方の列にG
のオンチップフィルタを貼り付けたカラーイメージセン
サの絵素の構成と断面形状を説明したものである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. (Description of FIG. 9) FIGS. 9A to 9D show two rows of light receiving elements 7 in the line direction (main scanning direction), and R and B in one row.
Alternately apply the on-chip filter of
2 illustrates the configuration and cross-sectional shape of a picture element of a color image sensor to which the on-chip filter is attached.

【0063】図9(a)〜(d)において、6はセンサ
プレート、7は受光素子、8RはR(赤色)のオンチップ
フィルタ、8GはG(緑色)のオンチップフィルタ、8B
はB(青色)のオンチップフィルタ、10RはR(赤色)オ
ンチップフィルタ上に取り付ける凸レンズ状透明膜
(1)、10GはG(緑色)オンチップフィルタ上に取り付
ける凸レンズ状透明膜(2)、10BはB(青色)オンチッ
プフィルタ上に取り付ける凸レンズ状透明膜(3)であ
る。
9 (a) to 9 (d), reference numeral 6 denotes a sensor plate, 7 denotes a light receiving element, 8R denotes an R (red) on-chip filter, 8G denotes a G (green) on-chip filter, 8B
Is an on-chip filter of B (blue), 10R is a convex lens-like transparent film to be mounted on an on-chip filter of R (red)
(1), 10G is a convex lens-shaped transparent film (2) mounted on a G (green) on-chip filter, and 10B is a convex lens-shaped transparent film (3) mounted on a B (blue) on-chip filter.

【0064】基本的な構成、あるいは動作原理について
は、第1、第2の実施形態の説明と同様である。この第
3の実施形態では、第2の実施形態で説明してきたオン
チップフィルタ上に貼り付けた透明膜を凸レンズ状透明
膜にし、第2の実施形態の効果を損なうことなく、さら
に高感度化を目的としたものである。つまり、センサプ
レート6の上には、予め受光素子がライン上に取り付け
られており、さらに、この受光素子7表面には、任意の
絵素構成によるR,G,Bのオンチップフィルタが貼り
付けられている。オンチップフィルタの上には、各フィ
ルタに色毎に、厚さや屈折率の異なる凸レンズ状透明膜
が取り付けられる。SLA5が放射した原稿濃度に応じ
た光信号は、凸レンズ状透明膜、オンチップフィルタを
通過した後受光素子に入力する。受光素子7は、この光
信号を電気信号に変換する。受光素子7には、予め、
R、G、Bからなるオンチップフィルタが貼り付けられ
ていることから、受光素子が出力する電気信号は、任意
の絵素構成からなるR,G,Bのカラー信号となる。
The basic configuration or operation principle is the same as that of the first and second embodiments. In the third embodiment, the transparent film adhered on the on-chip filter described in the second embodiment is changed to a convex lens-shaped transparent film, and the sensitivity is further improved without impairing the effect of the second embodiment. It is intended for. That is, a light receiving element is previously mounted on the line on the sensor plate 6, and on the surface of the light receiving element 7, an R, G, B on-chip filter having an arbitrary picture element configuration is attached. Have been. On the on-chip filter, a convex lens-like transparent film having a different thickness and a different refractive index is attached to each filter for each color. The optical signal emitted from the SLA 5 according to the original density passes through the convex lens-shaped transparent film and the on-chip filter, and is then input to the light receiving element. The light receiving element 7 converts this optical signal into an electric signal. The light receiving element 7 has
Since the on-chip filter composed of R, G, and B is attached, the electric signal output from the light receiving element is an R, G, and B color signal having an arbitrary picture element configuration.

【0065】図9(a)、(b)は、ライン方向(主走
査方向)に2列の受光素子7を構成し、1列にRとBの
オンチップフィルタを交互に貼り、もう一方の列にGの
オンチップフィルタを貼り付けたカラーイメージセンサ
の絵素の構成について説明した図である。図9(c)
は、図9(a)あるいは図9(b)のBの受光部とGの
受光部における断面構造を示し、図9(d)は、Rの受
光部とGの受光部における断面構造を示した図である。
FIGS. 9 (a) and 9 (b) show two rows of light receiving elements 7 in the line direction (main scanning direction), and R and B on-chip filters are alternately attached to one row, and the other row. It is a figure explaining composition of a picture element of a color image sensor which attached a G on-chip filter to a column. FIG. 9 (c)
FIG. 9A shows a cross-sectional structure of the light receiving unit of B and G in FIG. 9A or 9B, and FIG. 9D shows a cross-sectional structure of the light receiving unit of R and the light receiving unit of G. FIG.

【0066】図9(a)、(b)における絵素の構成
は、第1の実施形態の図2あるいは第2の実施形態の図
6で説明した絵素の構成と同様である。この第3の実施
形態では、第2の実施形態と同様にR,G,Bのオンチ
ップフィルタの厚さは、特に変える必要はない。したが
って、R,G,Bのオンチップフィルタは、共に薄膜形
状でよい。また、この図9(a)では、Rのオンチップ
フィルタ8Rの上に凸レンズ状透明膜(1)10R、Bの
オンチップフィルタ8Bの上に凸レンズ状透明膜(3)1
0Bを受光部毎に点在して取り付け、Gのオンチップフ
ィルタ8Gの上に長尺形状の凸レンズ状透明膜(2)10
Gを取り付ける。この実施形態では、Rの凸レンズ状透
明膜(1)10Rの厚さを基準にして、Gの凸レンズ状透
明膜(2)10G、あるいはBの凸レンズ状透明膜(3)1
0Bを所定の厚さに変えることにより、使用するSLA
の色収差による結像位置ずれを補正する。
The configuration of the picture elements in FIGS. 9A and 9B is the same as the configuration of the picture elements described with reference to FIG. 2 of the first embodiment or FIG. 6 of the second embodiment. In the third embodiment, the thicknesses of the R, G, and B on-chip filters do not need to be particularly changed as in the second embodiment. Therefore, the R, G, and B on-chip filters may all be in the form of a thin film. In FIG. 9A, the convex lens-shaped transparent film (1) 10R is placed on the R on-chip filter 8R, and the convex lens-shaped transparent film (3) 1 is placed on the B on-chip filter 8B.
0B is attached to each light receiving portion, and a long convex lens-like transparent film (2) 10 is provided on the G on-chip filter 8G.
Attach G. In this embodiment, based on the thickness of the R convex lens-like transparent film (1) 10R, the G convex lens-like transparent film (2) 10G or the B convex lens-like transparent film (3) 1
By changing 0B to a predetermined thickness, the used SLA
Of the imaging position due to the chromatic aberration of

【0067】第2の実施形態では、Rのオンチップフィ
ルタ上に、特に透明膜は必要としないとして説明してき
たが、この第3の実施形態では、Rの受光感度も引き上
げたいことから、R,G,Bすべてのオンチップフィルタ
上に凸レンズ状透明膜を取り付けることを前提とする。
各凸レンズ状透明膜の屈折率の関係は、10R>10G
>10Bである。
In the second embodiment, it has been described that a transparent film is not particularly required on the R on-chip filter. However, in the third embodiment, it is desired to increase the light receiving sensitivity of R. , G and B on the on-chip filters.
The relation of the refractive index of each convex lens-shaped transparent film is 10R> 10G
> 10B.

【0068】(図10の説明)図10(a)〜(c)
は、第3の実施形態におけるカラーイメージセンサの基
本原理を示す光学断面図である。図10(a)は赤色受
光部の光学断面図、図10(b)は緑色受光部の光学断
面図、図10(c)は青色受光部の光学断面図である。
(Explanation of FIG. 10) FIGS. 10 (a) to 10 (c)
FIG. 9 is an optical sectional view illustrating a basic principle of a color image sensor according to a third embodiment. 10A is an optical sectional view of a red light receiving section, FIG. 10B is an optical sectional view of a green light receiving section, and FIG. 10C is an optical sectional view of a blue light receiving section.

【0069】図10(a)〜(c)において、3は原
稿、4は原稿読取り位置、5はSLA、6はセンサプレ
ート、7は受光素子、8RはR(赤色)のオンチップフィ
ルタ、8GはG(緑色)のオンチップフィルタ、8BはB
(青色)のオンチップフィルタ、10RはR(赤色)オンチ
ップフィルタ上に取り付ける凸レンズ状透明膜(1)、1
0GはG(緑色)オンチップフィルタ上に取り付ける凸レ
ンズ状透明膜(2)、10BはB(青色)オンチップフィル
タ上に取り付ける凸レンズ状透明膜(3)、Tc3は共役
長(原稿読取り位置から受光素子までの物体像面間距
離)、Z0はSLAの長さ、L0は作動距離(1)(SL
A端面から原稿読取り位置までの距離)、L3は作動距
離(4)(SLA端面から受光素子までの距離)である。
10 (a) to 10 (c), reference numeral 3 denotes an original, 4 denotes an original reading position, 5 denotes an SLA, 6 denotes a sensor plate, 7 denotes a light receiving element, 8R denotes an R (red) on-chip filter, 8G Is the G (green) on-chip filter, 8B is B
(Blue) on-chip filter, 10R: convex lens-shaped transparent film (1), mounted on R (red) on-chip filter, 1
0G is a convex lens-shaped transparent film (2) mounted on a G (green) on-chip filter, 10B is a convex lens-shaped transparent film (3) mounted on a B (blue) on-chip filter, and Tc3 is a conjugate length (light receiving from the document reading position). Distance between the object and the image plane to the element), Z0 is the length of the SLA, and L0 is the working distance (1) (SL
L3 is the working distance (4) (the distance from the SLA end face to the light receiving element).

【0070】図10(a)において、予め、原稿3の原
稿読取り位置4には白色光が照射されているものとす
る。原稿読取り位置4の被写体濃度に応じた0度拡散反
射光はSLA5に入射し、原稿読取り位置4の被写体像
を、受光素子7上に結像する。このとき、受光素子7上
にはRのオンチップフィルタ8Rが貼り付けられている
ことから、この受光素子はR(赤色)の像を結像し電気信
号に変換する。SLA5の長さZ0と,SLA5と原稿
読取り位置間に伝播媒体のない作動距離(1)L0は、S
LA5の物性により決まる。作動距離(4)L3は、受光
素子7に同心光束する凸レンズ状透明膜(1)の屈折率に
より変化する。共役長Tc3は、SLA5の長さと作動
距離L0、L3を足したものであり、第3の実施形態の
説明において、共役長Tc3は、このR(赤色)の光学断
面を仮の基本とする。
In FIG. 10A, it is assumed that the original reading position 4 of the original 3 has been irradiated with white light in advance. The 0-degree diffuse reflected light corresponding to the subject density at the document reading position 4 enters the SLA 5, and forms the subject image at the document reading position 4 on the light receiving element 7. At this time, since the R on-chip filter 8R is attached on the light receiving element 7, this light receiving element forms an image of R (red) and converts it into an electric signal. The length Z0 of the SLA 5 and the working distance (1) L0 without a propagation medium between the SLA 5 and the document reading position are represented by S
Determined by the physical properties of LA5. The working distance (4) L3 varies depending on the refractive index of the convex lens-shaped transparent film (1) concentrically luminous with the light receiving element. The conjugate length Tc3 is the sum of the length of the SLA 5 and the working distances L0 and L3. In the description of the third embodiment, the conjugate length Tc3 is based on the optical cross section of R (red).

【0071】図10(b)は、受光素子7上にG(緑色)
のオンチップフィルタ8Gを貼り付け、さらにオンチッ
プフィルタ8G上に凸レンズ状透明膜(2)10Gを取り
付けたものである。受光素子はG(緑色)の像を結像し、
電気信号に変換する。図9で説明したように、R,G,
Bのオンチップフィルタは薄膜形状でよく、特に厚さを
変化させる必要がない。また、Gの結像位置は、Rの結
像位置より手前になることから、Gのオンチップフィル
タ8G上に、凸レンズ状透明膜(1)10Rよりも屈折率
の小さい凸レンズ状透明膜(2)10Gを取り付ける。こ
の凸レンズ状透明膜10Gは、SLAからの放射光を屈
折、同心光束させ、受光素子7上の結像位置を引き伸ば
す、あるいは結像する被写体エリアを拡大する効果を持
つ。このときの凸レンズ状透明膜10Gの屈折率を変
え、結像位置をRの結像位置と同じにさせることでSL
Aの色収差による結像位置ずれを補正する。
FIG. 10B shows that G (green) is formed on the light receiving element 7.
Is attached, and a convex lens-like transparent film (2) 10G is attached on the on-chip filter 8G. The light receiving element forms a G (green) image,
Convert to electrical signals. As described in FIG. 9, R, G,
The on-chip filter of B may be in the form of a thin film, and it is not particularly necessary to change the thickness. Further, since the image forming position of G is closer to the image forming position of R, the convex lens-like transparent film (2) having a smaller refractive index than the convex lens-like transparent film (1) 10R is provided on the G on-chip filter 8G. ) Attach 10G. The convex lens-like transparent film 10G has the effect of refracting and concentrically radiating the radiated light from the SLA, extending the image formation position on the light receiving element 7, or expanding the subject area to be imaged. At this time, the refractive index of the convex lens-like transparent film 10G is changed, and the image forming position is made the same as the image forming position of R, whereby SL
The imaging position shift due to the chromatic aberration of A is corrected.

【0072】図10(c)は、受光素子7上にB(青色)
のオンチップフィルタ8Bを貼り付け、さらにオンチッ
プフィルタ8B上に凸レンズ状透明膜(3)10Bを取り
付けたものである。受光素子はB(青色)の像を結像し、
電気信号に変換する。前述したように、R,G,Bのオ
ンチップフィルタは一様な膜厚の薄膜形状でよく、特に
厚さを変化させる必要がない。また、Bの結像位置は、
Rの結像位置より手前、さらにGの結像位置より手前に
なることから、Bのオンチップフィルタ8B上に、Gの
凸レンズ状透明膜(2)10Gよりも、さらに屈折率の小
さい凸レンズ状透明膜(3)10Bを取り付ける。この凸
レンズ状透明膜(3)10Bは、SLAからの放射光を屈
折、同心光束させ、受光素子7上の結像位置を引き伸ば
す、あるいは結像する被写体エリアを拡大する効果を持
つ。このときの凸レンズ状透明膜(3)10Bの屈折率を
変え、結像位置をRの結像位置と同じにさせることでS
LAの色収差による結像位置ずれを補正する。
FIG. 10C shows that B (blue) is formed on the light receiving element 7.
Is attached, and a convex lens-like transparent film (3) 10B is attached on the on-chip filter 8B. The light receiving element forms an image of B (blue),
Convert to electrical signals. As described above, the R, G, and B on-chip filters may have a thin film shape with a uniform thickness, and there is no particular need to change the thickness. The image forming position of B is
Since it is before the image forming position of R and further before the image forming position of G, a convex lens having a smaller refractive index than the convex lens transparent film (2) 10G of G is formed on the on-chip filter 8B of B. Attach the transparent film (3) 10B. The convex lens-like transparent film (3) 10B has the effect of refracting and concentrically radiating the light emitted from the SLA, extending the image forming position on the light receiving element 7, or expanding the subject area to form an image. At this time, the refractive index of the convex lens-like transparent film (3) 10B is changed, and the image forming position is made the same as the image forming position of R, so that S
An image forming position shift caused by LA chromatic aberration is corrected.

【0073】以上説明したように、第3の実施形態によ
れば、密着オンチップフィルタ方式のカラーイメージセ
ンサにおいて、先ず、SLAを予め決定し、このSLA
が受光素子上に結像する赤色の結像位置(SLAの端面
から赤色のオンチップフィルタ下にある受光素子までの
距離)を決定する。赤色の結像位置は、緑色、青色の結
像位置に比較して、SLA端から結像位置までの距離が
もっとも長いので、緑色、青色の結像位置は、赤色の結
像位置よりも手前になる。このとき、赤色の結像位置に
対して生じる緑色の結像ずれ量と、青色の結像ずれ量を
予めSLAの物性により求めておき、Gのオンチップフ
ィルタ上に取り付けられた凸レンズ状透明膜の屈折率に
よりRの結像距離とGの結像距離が同じになるように
し、さらに、Bのオンチップフィルタ上に取り付けられ
た凸レンズ状透明膜の屈折率によりRとGとBの結像距
離が同じになる構成としたので、この色毎に屈折率の変
わる凸レンズ状透明膜を取り付けることで、受光素子が
入力する受光量を第2の実施形態よりも、さらに高感度
化し、かつ、SLAにより生じる色収差による結像位置
ずれを補正することが可能になる。
As described above, according to the third embodiment, in the color image sensor of the contact on-chip filter type, first, the SLA is determined in advance, and this SLA is determined.
Determines the red image formation position (the distance from the end surface of the SLA to the light receiving element below the red on-chip filter) on the light receiving element. Since the distance from the SLA end to the image forming position is the longest in the red image forming position compared to the green and blue image forming positions, the green and blue image forming positions are closer to the front than the red image forming position. become. At this time, the amount of green image shift and the amount of blue image shift that occur with respect to the red image position are determined in advance by the physical properties of the SLA, and the convex lens-like transparent film attached on the G on-chip filter is obtained. The image forming distance of R and the image forming distance of G are made equal by the refractive index of R, and the image formation of R, G and B is made by the refractive index of the convex lens-like transparent film attached on the on-chip filter of B. Since the distance is set to be the same, by attaching a convex lens-shaped transparent film having a different refractive index for each color, the amount of light received by the light receiving element is made more sensitive than in the second embodiment, and It becomes possible to correct an imaging position shift due to chromatic aberration caused by SLA.

【0074】尚、本発明は前述の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させる
ことが可能である。その例を下記に示す。 (1)第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形
態で、R、G、Bのオンチップフィルタとして説明して
きたが、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)等で
も同様の効果を得ることができる。 (2)第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形
態においては、例えば図2のG(緑色)オンチップフィル
タのような長尺形状でなく、同じ図2のR(赤色)、B
(青色)のような受光素子毎に点在するオンチップフィル
タであってもよい。 (3)第2の実施形態で、受光素子の上にオンチップフ
ィルタを貼り、さらに透明膜を貼り付けると説明してき
たが、受光素子の上に透明膜を貼り、さらにオンチップ
フィルタを貼り付ける構成であってもよい。 (4)第2の実施形態で、透明膜を貼り付けると説明し
てきたが、例えば、赤外カットフィルタのようなもので
もよい。 (5)第3の実施形態で、凸レンズ状透明膜を取り付け
ると説明してきたが、例えば、赤外カットフィルタから
なる凸レンズ状透明膜であってもよい。 (6)第3の実施形態で、オンチップフィルタの上に凸
レンズ状透明膜を取り付けると説明してきたが、色フィ
ルタからなる凸レンズ状透明膜であってもよい。 (7)図3の実施形態で、屈折率の異なる凸レンズ状透
明膜を色毎に変え取り付けると説明してきたが、色消レ
ンズ状透明膜(色波長により屈折率の変わるレンズ状透
明膜)を用いてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified based on the gist of the present invention. An example is shown below. (1) In the first, second, and third embodiments, the R, G, and B on-chip filters have been described. However, Y (yellow), M (magenta), C (cyan) ) Etc. can obtain the same effect. (2) In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, for example, instead of a long shape such as a G (green) on-chip filter in FIG. ), B
On-chip filters such as (blue) scattered for each light receiving element may be used. (3) In the second embodiment, it has been described that the on-chip filter is pasted on the light receiving element and the transparent film is further pasted. However, the transparent film is pasted on the light receiving element and the on-chip filter is pasted. It may be a configuration. (4) In the second embodiment, it has been described that a transparent film is attached. However, for example, an infrared cut filter may be used. (5) In the third embodiment, it has been described that the convex lens-shaped transparent film is attached. However, for example, a convex lens-shaped transparent film made of an infrared cut filter may be used. (6) In the third embodiment, it has been described that the convex lens-shaped transparent film is mounted on the on-chip filter. However, a convex lens-shaped transparent film formed of a color filter may be used. (7) In the embodiment of FIG. 3, it has been described that the convex lens-like transparent films having different refractive indexes are attached for each color, but the achromatic lens-like transparent film (the lens-like transparent film whose refractive index changes depending on the color wavelength) is used. May be used.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、第1の発
明によれば、白色光源を用いて原稿の被写体を照射し、
この被写体像をセルフォックレンズにより受光素子に等
倍結像し、該受光素子上にオンチップフィルタを貼り付
け、このオンチップフィルタにより色分解されたカラー
情報を出力するカラーイメージセンサにおいて、前記フ
ィルタとして、赤色、緑色、青色のオンチップフィルタ
を用い、この色別のオンチップフィルタとして、膜厚の
異なるものを用いるか、又は屈折率の異なる材料を用い
たことにより、簡単な製造工程の変更(赤色、緑色、青
色のオンチップフィルタを貼り付ける際の、各膜厚を変
える、あるいは各フィルタの屈折率を変える)で、SL
Aの色収差による結像位置ずれを無くすことができると
共に、共役長の短いSLAでも、密着カラーイメージセ
ンサの結像レンズとして利用できる。
As described above in detail, according to the first aspect, the subject of the original is illuminated using the white light source,
In a color image sensor that forms an image of the subject on a light receiving element with a selfoc lens at an equal size, attaches an on-chip filter on the light receiving element, and outputs color information separated by the on-chip filter, By using red, green, and blue on-chip filters and using on-chip filters with different film thicknesses or materials with different refractive indices for each color, simple manufacturing process changes (Change the film thickness or change the refractive index of each filter when attaching red, green and blue on-chip filters)
The imaging position shift due to the chromatic aberration of A can be eliminated, and even an SLA with a short conjugate length can be used as an imaging lens of a contact color image sensor.

【0076】また、第2の発明によれば、前記カラーイ
メージセンサにおいて、前記受光素子上に、一様な膜厚
の薄膜形状のオンチップフィルタを貼り付け、更にこの
オンチップフィルタ上に色別に厚さや屈折率の異なる透
明膜を貼り付けたことにより、簡単な製造工程の追加
(緑色、青色オンチップフィルタ上に、所定の厚さによ
る透明膜を貼り付ける)で、緑色あるいは青色の結像位
置を引き伸ばし、赤色の結像位置と同じになるように
し、SLAの色収差による結像位置ずれを無くすことが
できるので、前記効果に加えて特に緑色や、青色におけ
るオンチップフィルタ膜による透過減衰を少なくでき
る。従って、より高感度化、高S/N化および高速化が
期待できる。
According to the second aspect of the present invention, in the color image sensor, an on-chip filter having a thin film shape having a uniform thickness is attached on the light-receiving element, and furthermore, the on-chip filter is color-coded. By attaching transparent films with different thicknesses and refractive indices, green or blue images can be formed by adding a simple manufacturing process (pasting a transparent film with a predetermined thickness on green and blue on-chip filters). The position can be extended to be the same as the red imaging position, and the imaging position shift due to the chromatic aberration of the SLA can be eliminated. In addition to the above effects, transmission attenuation due to the on-chip filter film particularly in green and blue can be reduced. Can be reduced. Therefore, higher sensitivity, higher S / N, and higher speed can be expected.

【0077】更に、第3の発明によれば、前記カラーイ
メージセンサにおいて、前記受光素子上に、一様な膜厚
の薄膜形状のオンチップフィルタを貼り付け、更にこの
オンチップフィルタ上に色別に屈折率の異なる凸レンズ
状透明膜を取り付けたことにより、SLAにより生じる
色収差による結像位置ずれを補正することが可能になる
と共に、受光素子の感度を向上させることができる。
Further, according to the third aspect of the invention, in the color image sensor, an on-chip filter having a thin film shape having a uniform film thickness is attached on the light-receiving element, and the on-chip filter is further classified by color. By attaching the convex lens-shaped transparent films having different refractive indices, it is possible to correct the imaging position shift due to the chromatic aberration caused by the SLA and to improve the sensitivity of the light receiving element.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施形態におけるカラーイメージセンサ
の基本原理を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a basic principle of a color image sensor according to a first embodiment.

【図2】第1の実施形態におけるカラーイメージセンサ
の絵素の構成と断面形状を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration and a cross-sectional shape of a picture element of the color image sensor according to the first embodiment.

【図3】第1の実施形態における変形例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a modification of the first embodiment.

【図4】第1の実施形態の原理説明図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of the first embodiment.

【図5】第2の実施形態におけるカラーイメージセンサ
の基本原理を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating a basic principle of a color image sensor according to a second embodiment.

【図6】第2の実施形態におけるカラーイメージセンサ
の絵素の構成と断面形状を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration and a cross-sectional shape of a picture element of a color image sensor according to a second embodiment.

【図7】第2の実施形態における変形例を示す図であ
る。
FIG. 7 is a diagram showing a modification of the second embodiment.

【図8】第2の実施形態の原理説明図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the principle of the second embodiment.

【図9】第3の実施形態におけるカラーイメージセンサ
の絵素の構成と断面形状を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration and a cross-sectional shape of a picture element of a color image sensor according to a third embodiment.

【図10】第3の実施形態の原理説明図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the principle of the third embodiment.

【図11】従来の密着オンチップフィルタ方式カラーイ
メージセンサの基本原理を示す断面図である。
FIG. 11 is a sectional view showing the basic principle of a conventional contact-on-chip filter type color image sensor.

【図12】SLAを用いた密着イメージセンサの基本的
な光学配置断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a basic optical arrangement of a contact image sensor using an SLA.

【図13】SLAを用いた密着イメージセンサの光学配
置断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing the optical arrangement of a contact image sensor using an SLA.

【図14】SLAによる色収差の説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram of chromatic aberration due to SLA.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 白色光源 2 原稿台ガラス 3 原稿 4 原稿読み取り位置 5 セルフォックレンズアレイ(SLA) 6 センサプレート 7 受光素子 8 オンチップフィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 White light source 2 Platen glass 3 Document 4 Document reading position 5 Selfoc lens array (SLA) 6 Sensor plate 7 Light receiving element 8 On-chip filter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 白色光源を用いて原稿の被写体を照射
し、この被写体像をセルフォックレンズにより受光素子
に等倍結像し、該受光素子上にオンチップフィルタを貼
り付け、このオンチップフィルタにより色分解されたカ
ラー情報を出力するカラーイメージセンサにおいて、 前記フィルタとして、赤色、緑色、青色のオンチップフ
ィルタを用い、この色別のオンチップフィルタとして、
膜厚の異なるものを用いるか、又は屈折率の異なる材料
を用いたことを特徴とするカラーイメージセンサ。
1. An object on a document is illuminated using a white light source, an image of the object is formed on a light receiving element by a selfoc lens at an equal size, and an on-chip filter is attached on the light receiving element. In a color image sensor that outputs color information separated by color, red, green, and blue on-chip filters are used as the filters.
A color image sensor using a material having a different thickness or a material having a different refractive index.
【請求項2】 請求項1に記載のカラーイメージセンサ
において、前記受光素子上に、一様な膜厚の薄膜形状の
オンチップフィルタを貼り付け、更にこのオンチップフ
ィルタ上に色別に厚さや屈折率の異なる透明膜を貼り付
けたことを特徴とするカラーイメージセンサ。
2. The color image sensor according to claim 1, wherein an on-chip filter having a uniform film thickness is affixed on the light receiving element, and the thickness and refraction of each color are formed on the on-chip filter. A color image sensor having transparent films of different rates attached.
【請求項3】 請求項1に記載のカラーイメージセンサ
において、前記受光素子上に、一様な膜厚の薄膜形状の
オンチップフィルタを貼り付け、更にこのオンチップフ
ィルタ上に色別に屈折率の異なる凸レンズ状透明膜を取
り付けたことを特徴とするカラーイメージセンサ。
3. The color image sensor according to claim 1, wherein an on-chip filter having a uniform thickness and a thin film shape is attached on the light receiving element, and a refractive index of each color is formed on the on-chip filter. A color image sensor having different transparent transparent lenses.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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