(57)【要約】【課題】  白基準となる構成要素を内部に収納し、構成要素の白基準レベルを制御することにより、コントラストの高い読み取り性能を得る。【解決手段】  光源１と、レンズ７と、撮像素子８を搭載したセンサ基板９と、第１の偏光板２と、第１の偏光板に対向して偏光方向異なる第２の偏光板５と、第１の偏光板２と第２の偏光板５に挟まれて設置された液晶モジュール３と、撮像素子８で光電変換された出力を信号処理する信号処理手段と、光源１、液晶モジュール３、センサ基板９を収納する筐体１２とを備え、原稿読み取り前に、液晶モジュール３の電極に電圧を印加し、第２の偏光板５で光を反射させ、その反射光を撮像素子８で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして信号処理手段の記憶回路に収納する。【選択図】          図１
2006211234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原稿に光を照射する光源と、前記原稿の移動方向と直角の方向に延在し、所定の読み取り幅に渡り前記原稿からの反射光を集束するレンズと、このレンズにより集束された反射光を受光する、複数の撮像素子を直線的に配設した半導体チップを搭載したセンサ基板と、前記光源の照射範囲であると共に原稿面とレンズとの間に原稿面と並行して配設した第１の偏光板と、この第１の偏光板に対向して偏光方向が略同一である原稿面側に設けられた第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板に挟まれて設置され、液晶を駆動する電極を有する液晶モジュールと、前記撮像素子で光電変換された出力を信号処理する記憶回路を含む信号処理手段と、少なくとも前記光源、前記液晶モジュール及び前記センサ基板を収納又は保持する筐体とを備え、原稿読み取り前には、前記液晶モジュールの電極に電圧を印加し、前記液晶モジュール内の液晶分子を電界方向に沿って配列させることにより、第１の偏光板と前記液晶モジュールとを通過した前記光源からの光を第２の偏光板で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして前記信号処理手段の記憶回路に収納し、原稿読み取り時には原稿読み取り前に印加した電圧よりも高い電圧を前記液晶モジュールの電極に印加し、前記液晶モジュール内の液晶分子の電界方向配列を強めることにより、第１の偏光板と前記液晶モジュールと第２の偏光板とを通過した光を原稿面で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、各画素の光電変換出力とし、これら光電変換された出力を前記信号処理手段の記憶回路にあらかじめ収納した明時シェーディング補正用データと比較演算し、画像データとする密着型イメージセンサ。
【請求項２】
原稿に光を照射する光源と、前記原稿の移動方向と直角の方向に延在し、所定の読み取り幅に渡り前記原稿からの反射光を集束するレンズと、このレンズにより集束された反射光を受光する、複数の撮像素子を直線的に配設した半導体チップを搭載したセンサ基板と、前記光源の照射範囲であると共に原稿面とレンズとの間に原稿面と並行して配設した第１の偏光板と、この第1の偏光板に対向して偏光方向が略９０度異なる原稿面側に設けられた第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板に挟まれて設置され、液晶を駆動する電極を有する液晶モジュールと、前記撮像素子で光電変換された出力を信号処理する記憶回路を含む信号処理手段と、少なくとも前記光源、前記液晶モジュール及び前記センサ基板を収納又は保持する筐体とを備え、原稿読み取り前には、前記液晶モジュールの電極に電圧を印加し、前記液晶モジュール内の液晶分子を電界方向に沿って配列させることにより、第１の偏光板と前記液晶モジュールとを通過した前記光源からの光を第２の偏光板で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして前記信号処理手段の記憶回路に収納し、原稿読み取り時には原稿読み取り前に印加した電圧よりも低い電圧を前記液晶モジュールの電極に印加し、前記液晶モジュール内の液晶分子の電界方向配列を弱めることにより、第１の偏光板と前記液晶モジュールと第２の偏光板とを通過した光を原稿面で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、各画素の光電変換出力とし、これら光電変換された出力を前記信号処理手段の記憶回路にあらかじめ収納した明時シェーディング補正用データと比較演算し、画像データとする密着型イメージセンサ。
【請求項３】
原稿に光を照射する光源と、前記原稿の移動方向と直角の方向に延在し、所定の読み取り幅に渡り前記原稿からの反射光を集束するレンズと、このレンズにより集束された反射光を受光する、複数の撮像素子を直線的に配設した半導体チップを搭載したセンサ基板と、前記光源の照射範囲であると共に原稿面とレンズとの間に前記光源の照射範囲と垂直方向に傾斜して配設した第１の偏光板と、この第1の偏光板に対向して原稿面側に設けられた第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板に挟まれて設置され、液晶を駆動する電極を有する液晶モジュールと、前記撮像素子で光電変換された出力を信号処理する記憶回路を含む信号処理手段と、少なくとも前記光源、前記液晶モジュール及び前記センサ基板を収納又は保持する筐体とを備え、原稿読み取り前には、第１の偏光板と前記液晶モジュールとを通過した前記光源からの光を第２の偏光板で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして前記信号処理手段の記憶回路に収納し、原稿読み取り時には、第１の偏光板と前記液晶モジュールと第２の偏光板とを通過した光を原稿面で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、各画素の光電変換出力とし、これら光電変換された出力を前記信号処理手段の記憶回路にあらかじめ収納した明時シェーディング補正用データと比較演算し、画像データとする密着型イメージセンサ。
【請求項４】
前記光源は複数のスペクトルを含むことを特徴とする請求項３記載の密着型イメージセンサ。
【請求項５】
原稿に光を照射する光源と、前記原稿の移動方向と直角の方向に傾斜して延在し、所定の読み取り幅に渡り前記原稿からの反射光を集束するレンズと、このレンズにより集束された反射光を受光する、複数の撮像素子を直線的に配設した半導体チップを搭載したセンサ基板と、前記光源の照射範囲であると共に原稿面とレンズとの間に前記光源の照射範囲と垂直方向に傾斜して配設した第１の偏光板と、この第1の偏光板に対向して原稿面側に設けられた第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板に挟まれて設置され、液晶を駆動する電極を有する液晶モジュールと、前記撮像素子で光電変換された出力を信号処理する記憶回路を含む信号処理手段と、少なくとも前記光源、前記液晶モジュール及び前記センサ基板を収納又は保持する筐体とを備え、原稿読み取り前には、第１の偏光板と前記液晶モジュールとを通過した前記光源からの光を第２の偏光板で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして前記信号処理手段の記憶回路に収納し、原稿読み取り時には、第１の偏光板と前記液晶モジュールと第２の偏光板とを通過した光を原稿面で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、各画素の光電変換出力とし、これら光電変換された出力を前記信号処理手段の記憶回路にあらかじめ収納した明時シェーディング補正用データと比較演算し、画像データとする密着型イメージセンサ。
【請求項６】
前記光源は複数のスペクトルを含むことを特徴とする請求項５記載の密着型イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はファクシミリ、イメージスキャナ、複写機、金融端末装置等に用いられる画像読取装置に関するものであり、特に原稿を読み取る入力装置としての密着型イメージセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
密着型イメージセンサ（以下、ＣＩＳと呼称する場合がある）は光を照射するＬＥＤ光源やキセノン管等の光源と原稿で反射された光源からの光を集束させるロッドレンズアレイ等の結像素子とロッドレンズアレイによって集束した光を電圧に変換する光電変換素子を備えたセンサ部などから構成される。なお、センサ部の光電変換素子は、読み取り画像の幅方向に渡って１列にアレイ状に配置されており、ＣＩＳは１次元ラインセンサとしての働きを行う。
【０００３】
次にＣＩＳが画像を読み取る原理をモノクロ画像の場合を例に説明する。画像の濃淡により光を反射する量が異なる特性を利用し、光源からの光が原稿（白黒原稿、紙幣、有価証券などを含む）により反射された光を、レンズにより光電変換素子上に結像させ、その光の強度をセンサ部にて電圧に変換することで、電気信号として画像を読取る。ＣＩＳは１次元ラインセンサであるため、原稿もしくはＣＩＳを移動させ、その都度１次元の画像を読取ることで２次元の画像を取得し、画像処理を行なう。
【０００４】
なおカラー画像の場合は同じ画像に対して光の三原色（ＲＧＢ）毎に読取っていくことになり、一般的には光源を三原色分備えて光源を順次切り替えるか、センサを三原色分用意して、カラーフィルタと併用して各色毎にデータを取得し、それらを合成してカラー画像に変換することになる。
【０００５】
ところで特開平１１-１５５０４８号公報図１（特許文献１参照）には光源や光学系等の不均一性によって生じるシェーディング歪を補正する画像読取り装置が開示されている。
【０００６】
また、特開平８-７９４４４号公報図８（特許文献２参照）には光電変換素子列の光路上に配置され、電源が供給されないときに遮光状態となって光電変換素子列へ入射される光を遮り、また、電源が供給されたときに透光状態となって光電変換素子列に光を入射させる液晶シャッタを具備した密着型イメージセンサが開示されている。
【０００７】
また、特開平５−２７６３７５公報図５（特許文献３参照）にはシェーディング波形を検出するための基準白色部材が汚れていても正確なシェーディング補正を行なうためのシェーディング補正装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１５５０４８号公報（第１図）
【０００９】
【特許文献２】特開平８−７９４４４号公報（第８図）
【００１０】
【特許文献３】特開平５−２７６３７５号公報(第５図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１では光学特性制御手段４２からの指示により、コンタクトガラス４１を形成する領域の一部に主操作方向に任意可変可能な光学特性制御領域４１ａを設けると共にコンタクトガラス４１の外面と内面の透過・反射率を制御することにより白基準板の機能を持たせていることが記載されているが、光学特性制御領域４１ａに関する具体的な構成については記載されていない。
【００１２】
また、特許文献２では光源２１から略垂直方向に照射し、セルフォックレンズアレー８０を通過した光を原稿７０に照射し、原稿７０からの反射光をセルフォックレンズアレー８０に戻し、光電変換素子列３１で受光するものの、照射光は原稿７０の読取対象画素７１と光電変換素子列３１とで決まる光路上（光路軸）に沿っているため、本来読取対象画素７１の散乱光（拡散光）を光電変換素子列３１で受光するべきものが直接反射光も同時に入射することになるので白黒２値読取精度が悪化すると言う問題点があった。
【００１３】
また、特許文献３ではプラテンローラ等の基準白色部材を利用して、読取手段１０３の出力を画素バラツキ記憶手段４０１、画素バラツキ補正手段４０２、温度特性検出手段４０３、白基準値推定手段４０４、暴露劣化補正手段４０５及び白基準補正手段４０６を搭載したシェーディング補正手段１０４が開示されているが、より正確な補正を行おうとすれば、補正の処理系がさらに複雑になり演算回数も増えることから、補正に要する時間が増大する。特にカラー画像の場合は明時シェーディング補正を３色分に対して行う必要があるため、モノクロ画像以上に影響が大きくなる。従って正確でかつ処理時間が短い補正方法が求められるという課題がある。
【００１４】
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、白基準となる構成要素を内部に収納し、モノクロ原稿の地色の変化に対しては、構成要素の白基準レベルを制御することにより、コントラストの高い読み取り性能を有し、カラー原稿に対しては、各光源のスペクトルに合致した白基準レベルを設定すると共にカラー画像の色相に対して忠実に読み取り可能な密着型イメージセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１に係る発明は、原稿に光を照射する光源と、前記原稿の移動方向と直角の方向に延在し、所定の読み取り幅に渡り前記原稿からの反射光を集束するレンズと、このレンズにより集束された反射光を受光する、複数の撮像素子を直線的に配設した半導体チップを搭載したセンサ基板と、前記光源の照射範囲であると共に原稿面とレンズとの間に原稿面と並行して配設した第１の偏光板と、この第１の偏光板に対向して偏光方向が略同一である原稿面側に設けられた第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板に挟まれて設置され、液晶を駆動する電極を有する液晶モジュールと、前記撮像素子で光電変換された出力を信号処理する記憶回路を含む信号処理手段と、少なくとも前記光源、前記液晶モジュール及び前記センサ基板を収納又は保持する筐体とを備え、原稿読み取り前には、前記液晶モジュールの電極に電圧を印加し、前記液晶モジュール内の液晶分子を電界方向に沿って配列させることにより、第１の偏光板と前記液晶モジュールとを通過した前記光源からの光を第２の偏光板で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして前記信号処理手段の記憶回路に収納し、原稿読み取り時には原稿読み取り前に印加した電圧よりも高い電圧を前記液晶モジュールの電極に印加し、前記液晶モジュール内の液晶分子の電界方向配列を強めることにより、第１の偏光板と前記液晶モジュールと第２の偏光板とを通過した光を原稿面で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、各画素の光電変換出力とし、これら光電変換された出力を前記信号処理手段の記憶回路にあらかじめ収納した明時シェーディング補正用データと比較演算し、画像データとすることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２に係る発明は、原稿に光を照射する光源と、前記原稿の移動方向と直角の方向に延在し、所定の読み取り幅に渡り前記原稿からの反射光を集束するレンズと、このレンズにより集束された反射光を受光する、複数の撮像素子を直線的に配設した半導体チップを搭載したセンサ基板と、前記光源の照射範囲であると共に原稿面とレンズとの間に原稿面と並行して配設した第１の偏光板と、この第1の偏光板に対向して偏光方向が略９０度異なる原稿面側に設けられた第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板に挟まれて設置され、液晶を駆動する電極を有する液晶モジュールと、前記撮像素子で光電変換された出力を信号処理する記憶回路を含む信号処理手段と、少なくとも前記光源、前記液晶モジュール及び前記センサ基板を収納又は保持する筐体とを備え、原稿読み取り前には、前記液晶モジュールの電極に電圧を印加し、前記液晶モジュール内の液晶分子を電界方向に沿って配列させることにより、第１の偏光板と前記液晶モジュールとを通過した前記光源からの光を第２の偏光板で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして前記信号処理手段の記憶回路に収納し、原稿読み取り時には原稿読み取り前に印加した電圧よりも低い電圧を前記液晶モジュールの電極に印加し、前記液晶モジュール内の液晶分子の電界方向配列を弱めることにより、第１の偏光板と前記液晶モジュールと第２の偏光板とを通過した光を原稿面で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、各画素の光電変換出力とし、これら光電変換された出力を前記信号処理手段の記憶回路にあらかじめ収納した明時シェーディング補正用データと比較演算し、画像データとすることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項３に係る発明は、原稿に光を照射する光源と、前記原稿の移動方向と直角の方向に延在し、所定の読み取り幅に渡り前記原稿からの反射光を集束するレンズと、このレンズにより集束された反射光を受光する、複数の撮像素子を直線的に配設した半導体チップを搭載したセンサ基板と、前記光源の照射範囲であると共に原稿面とレンズとの間に前記光源の照射範囲と垂直方向に傾斜して配設した第１の偏光板と、この第1の偏光板に対向して原稿面側に設けられた第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板に挟まれて設置され、液晶を駆動する電極を有する液晶モジュールと、前記撮像素子で光電変換された出力を信号処理する記憶回路を含む信号処理手段と、少なくとも前記光源、前記液晶モジュール及び前記センサ基板を収納又は保持する筐体とを備え、原稿読み取り前には、第１の偏光板と前記液晶モジュールとを通過した前記光源からの光を第２の偏光板で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして前記信号処理手段の記憶回路に収納し、原稿読み取り時には、第１の偏光板と前記液晶モジュールと第２の偏光板とを通過した光を原稿面で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、各画素の光電変換出力とし、これら光電変換された出力を前記信号処理手段の記憶回路にあらかじめ収納した明時シェーディング補正用データと比較演算し、画像データとすることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項４に係る発明は、光源は複数のスペクトルを含むことを特徴とする請求項３に記載のものである。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、原稿に光を照射する光源と、前記原稿の移動方向と直角の方向に傾斜して延在し、所定の読み取り幅に渡り前記原稿からの反射光を集束するレンズと、このレンズにより集束された反射光を受光する、複数の撮像素子を直線的に配設した半導体チップを搭載したセンサ基板と、前記光源の照射範囲であると共に原稿面とレンズとの間に前記光源の照射範囲と垂直方向に傾斜して配設した第１の偏光板と、この第1の偏光板に対向して原稿面側に設けられた第２の偏光板と、第１の偏光板と第２の偏光板に挟まれて設置され、液晶を駆動する電極を有する液晶モジュールと、前記撮像素子で光電変換された出力を信号処理する記憶回路を含む信号処理手段と、少なくとも前記光源、前記液晶モジュール及び前記センサ基板を収納又は保持する筐体とを備え、原稿読み取り前には、第１の偏光板と前記液晶モジュールとを通過した前記光源からの光を第２の偏光板で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、この光電変換出力を明時シェーディング補正用データとして前記信号処理手段の記憶回路に収納し、原稿読み取り時には、第１の偏光板と前記液晶モジュールと第２の偏光板とを通過した光を原稿面で反射させ、この散乱反射光を前記レンズを介して前記撮像素子で受光し、各画素の光電変換出力とし、これら光電変換された出力を前記信号処理手段の記憶回路にあらかじめ収納した明時シェーディング補正用データと比較演算し、画像データとすることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項６に係る発明は、光源は複数のスペクトルを含むことを特徴とする請求項５に記載のものである。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、白基準となる構成要素をＣＩＳの内部に収納することにより、外部に白基準とする構成要素を設置する必要がないのでセットする手間や基準部材を用意する手間が省けると言う効果がある。また、読み取るべき原稿の地色の変化に対しても、液晶モジュールに印加する電圧を調整することにより、コントラストの高い読み取り性能を得ることができる。
【００２２】
請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明の効果に加えて読み取り時の液晶モジュールに印加する電圧が低減されるので省電力化を図ることができる。
【００２３】
請求項３に係る発明によれば、液晶モジュールを通過する光源からの光の入射角度を狭角（３０度以下）にしたので液晶モジュール内における光の吸収が緩和される効果がある。
【００２４】
請求項４に係る発明では、請求項３に係る発明の効果に加えて偏光板を通過する光源からの光の入射角度を狭角（３０度以下）にしたので各種光源の持つスペクトルの吸収による光の分光が低減されるので、カラー原稿の色相に忠実な読み取り出力を得ることができる。
【００２５】
請求項５に係る発明によれば、傾斜配置した液晶モジュールの透過面とレンズの光路軸とを垂直(略９０度)にしたので液晶モジュールを通過する原稿からの散乱反射光に対して液晶モジュール内における光の吸収が大きく緩和される効果がある。
【００２６】
請求項６に係る発明では、請求項５に係る発明の効果に加えて傾斜配置した偏光板とレンズの光路軸とを垂直にしたので偏光板を通過する原稿からの散乱反射光に対して各種光源の持つスペクトルの吸収による光の分光が低減されるので、カラー原稿の色相に対してより忠実な読み取り出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図1は、実施の形態１による密着型イメージセンサの断面構成図であり、図１において１は光源、１ａは光源１を保護し、反射板の役目を行うカバー、２は光源１からの光を直線偏光する第1の偏光板、３は第１の偏光板２と接合され、印加電圧を与えることで液晶分子の配列を制御するＴＮ液晶モジュール（液晶モジュール）、４は外部から侵入する塵などを除去するガラス板、５は液晶モジュール３からの光を透過もしくは反射させる第２の偏光板、６は読み取り対象物である原稿である。
【００２８】
また、７は原稿６からの反射光を集束させるロッドレンズアレイなどのレンズ、８はレンズ７で集束された反射光の結像位置に半導体などのチップで構成された駆動回路と光電変換素子で形成された受光部（撮像素子）、９は受光部８などを搭載するセンサ基板、１０は液晶モジュール３を駆動する電源端子を含み、ＣＩＳを駆動する入出力インターフェース用のコネクタ、１１はセンサ基板９上に設けられた受光部８以外の電子部品、１２は光源１、液晶モジュール３、レンズ７、センサ基板９などを収納又は保持する筐体、１３は筐体１２と共にセンサ基板９を保持固定するテープ、１４は原稿搬送用ローラであり、通常ＣＩＳには組み込まれない。
【００２９】
なお、光源１からの光の照射方向を照射軸と呼び、原稿からの散乱反射光を集束するロッドレンズアレイ７を含む受光部８に至る経路を光路もしくは光路軸と呼ぶ。
【００３０】
次に動作について説明する。緑色（波長：５２５ｎｍ）単一スペクトルの光源１から照射された光は第１の偏光板２を通過し、液晶モジュール３に入射する。液晶モジュール３にはＴＮ液晶を用いており、低電圧が印加されている。この液晶モジュール３を通過した光はガラス板４を通過し、第２の偏光板５に入射する。
【００３１】
そして、第２の偏光板５と第１の偏光板２とは偏光面が９０度異なるように設定されており、液晶モジュール３内の液晶分子の捻じれにより、第２の偏光板５に入射した光の一部は通過（透過）し、残りの一部は反射もしくは光の吸収を受ける。第２の偏光板５を通過した光は原稿面を照射し、その直接反射光は原稿に入射した角度に対応する角度で放散するが、その散乱反射光は第２の偏光板５とガラス板４、液晶モジュール３及び第１の偏光板２を通過し、ロッドレンズアレイ７で集束され、ロッドレンズアレイ７で集束した光はセンサ基板９上に配置された受光部８に入射する。受光部８に入射した光は光電変換され、受光部８の駆動回路を経由し連続したシリアルデータとして画像出力となる。
【００３２】
図２は第１の偏光板２と第２の偏光板５及び液晶モジュール３との関係を説明する図である。図２においてＹ偏光板（第１の偏光板２に相当）はＴＮ液晶に入射する光の波面を揃えるものであり、この偏光板はＹ方向の偏光面を持つのでこの面で直線偏光された光はＴＮ液晶（液晶）に入射するが、ＴＮ液晶に電圧が印加されていない場合には、液晶内を通過する光は液晶分子の配向により旋光して偏波面が９０度変わる。従って、偏波面が９０度異なるＸ偏光板(第２の偏光板５に相当)に入射する光は透過する。逆にＸ偏光板とＹ偏光板とが同方向の偏光面を持つと光は透過しない。
【００３３】
また、ＴＮ液晶に電圧が印加されている場合には、Ｙ偏光板とＸ偏光板との偏光方向が９０度異なるように設定しているので液晶分子は電界に沿った配列となり旋光しないのでＸ偏光板に入射する光は反射する。逆にＸ偏光板とＹ偏光板とが同方向の偏光面を持つと光は透過する。
【００３４】
図３は液晶モジュール３の断面構成図である。透明ガラス板（ソーダガラス板）上にＩＴＯで構成した電極とポリイミド膜で構成した配向膜とを一対とし、これらを対向設置しＴＮ液晶（液晶分子）を内部に充填する。対向配向膜は互いに分子配列が直行（直交）するように形成され、上部下部電極は外部リードとして線材を用いてコネクタ１０に接続される。液晶モジュール３への電圧の印加は一定周期ごとに電圧を反転させる反転駆動とし、５Ｖまでの電圧を印加することにより液晶の劣化を防止する。
【００３５】
図４は光源１の位置と液晶モジュール３を含む上下偏光板との関係を説明する図である。図１と同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。液晶モジュール３には低電圧が印加されているので第２の偏光板５では一部の光は透過し、原稿面を照射しその散乱反射光がロッドレンズアレイ７で集束される。また、原稿６に近接して設置してある第２の偏光板５で反射した散乱反射光もロッドレンズアレイ７で集束される。いずれの場合にも光源１から原稿までの照射範囲の中心軸（照射軸）とロッドレンズアレイ７に入射する反射光の光路軸との角度は３０度〜４５度であるので光源１から照射された光の直接反射光はロッドレンズアレイ７には入射しない。
【００３６】
図５は液晶モジュール３に比較的高い電圧（５Ｖ）を印加し、液晶モジュール３の液晶分子の配列を電界方向に配列強化することにより、光源１からの光を第２の偏光板５で全部反射させた図であり、図６は液晶モジュール３に電圧を与えないで光源１からの光を第２の偏光板５を透過させ原稿６からの散乱反射光をロッドレンズアレイ７で集束させることを示した図である。なお、図６で６１は濃度１．３以上の黒色原稿を示す。
【００３７】
図７は白色原稿（濃度０．０６）及び黒色原稿６１に光を照射した場合のＣＩＳ出力レベルを測定したものである。図７ａは光源１からの光を４５度の角度で原稿面に照射し、白色原稿と黒色原稿６１を読み取った結果である。図７ａから液晶モジュール３をＯＦＦしている場合には白色原稿の出力は１５０ｍＶであるのに対して黒色原稿６１では１５ｍＶであり、約１８ｄＢの白黒比（Ｗ／Ｂ比）がある。次に液晶モジュール３をＯＮ(電圧印加)した場合には白色原稿であっても黒色原稿６１であっても出力は１２０ｍＶ〜１２５ｍＶ近辺であった。
【００３８】
図７ｂは光源１からの光を３０度の角度で原稿面に照射し、白色原稿と黒色原稿６１を読み取った結果である。図７ｂから液晶モジュール３をＯＦＦしている場合には白色原稿の出力は１６５ｍＶであるのに対して黒色原稿では２０ｍＶであり、約２０ｄＢのＷ／Ｂ比がある。次に液晶モジュール３をＯＮした場合には光源からの照射角度が４５度の場合と同じく白色原稿であっても黒色原稿６１であっても出力は１２０ｍＶ〜１２５ｍＶ近辺であった。
【００３９】
以上から液晶モジュール３をＯＮしている場合には第２の偏光板５で光は反射され、照射角度が３０度〜４５度の範囲では角度に対する出力依存性は少なく、原稿面からの直接反射光の大きな影響は無いと理解できる。なお、本実施例では図８に示すように厚みが１２５μｍの第２の偏光板５とガラス板４との間を接着剤で固定すると共に第２の偏光板５における散乱反射光を増長するために酸化錫などを混入した透明の拡散層５ａを設けている。
【００４０】
図９は液晶モジュール３をＯＮしている場合の信号処理方法を説明する図である。なお、液晶モジュール３をＯＦＦする場合は通常のＣＩＳの読み取り操作と同一なので説明を省略する。図９においてクロックパルス（ＣＬＫ）に同期したスタートパルス（ＳＩ）で選択的に各受光部８における光電変換出力を得る。第２の偏光板５で反射され、受光部８で光電変換された電圧は演算増幅器で増幅され、一方の出力はＡＤＣ（アナログディジタル変換器）の信号入力端子（Ｖin）に入力され、他方の出力はサンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）回路を介してＡＤＣのリファレンス端子（＋Ｒｅｆ）に入力される。ＡＤＣの＋Ｒｅｆでは光電変換出力のピーク画素の電圧を取り込み、他方のリファレンス端子（−Ｒｅｆ）は低電位を維持する。両Ｒｅｆ間の信号電圧のダイナミックレンジを２５６段階に分割設定することにより各画素の画素信号レベルとする。
【００４１】
ＡＤＣでディジタル変換された各画素の画素信号は信号処理回路の記憶回路（ＲＡＭ）に収納される。この各画素出力は、液晶モジュール３をＯＦＦにして実際の読み取り原稿６の画像を読み取りした出力と比較演算され、明時シェーディング補正された画像出力信号を生成するための白基準信号として使用される。なお、信号処理回路からはＡＳＩＣからの信号で適宜液晶モジュール３と光源１に対する制御信号もしくは電源電圧を印加する。また、ＣＩＳの入力信号（ＳＩ、ＣＬＫ）も信号処理回路から駆動される。
【００４２】
ところで図７において、液晶モジュール３をＯＮした場合の第２の偏光板５で反射された光電変換出力と液晶モジュール３をＯＦＦし、白色原稿から反射されてきた光の光電変換出力との間には大きな電位差がある。すなわち、液晶モジュール３をＯＮさせて第２の偏光板５からの反射光の出力は１２０乃至１２５Ｖであるのに対して液晶モジュール３をＯＦＦして読み込んだ白色原稿の出力は１５０ｍＶ乃至１６５ｍＶである。従って、白色原稿の読み取り出力と液晶モジュール３をＯＮした場合の第２の偏光板５で反射した光の光電変換された出力を略一致させるために画像読み取り時に設定する液晶モジュール３の印加電圧を低電圧で印加する。
【００４３】
図１０は液晶モジュール３に印加する電圧と第２の偏光板５における透過率との関係を示したものであり、無印加から２Ｖにすることで相対透過率は低下し，原稿読み取り時の白色原稿の出力レベルは低下し、第２の偏光板５の出力近傍より少し低いレベルまで操作できることが解かる。また、図１１に示すように白色原稿の地色の影響により白色原稿の反射濃度が低下しても液晶モジュール３の印加電圧を２Ｖ以下の低電圧側に操作することにより、白色原稿と第２の反射板５との出力レベルを一致させることが可能となる。
【００４４】
以上からこの発明の実施の形態１では、白色原稿や白色プラテンなどの白補正を行なう構成要素を用いずとも偏光板からの反射光を利用して明時シェーディング補正を行なうことが可能で、かつ原稿や白プラテンの白色反射濃度に対応して白補正時の光電変換出力を液晶モジュール３に印加する電圧を調整することで精度の高い白色補正（明時シェーディング補正）が実現できる。
【００４５】
なお、本実施例では偏光方向が異なる２枚の偏光板を用いたが、偏光方向が同一である場合には、液晶モジュール３に印加する電圧関係を逆転させることにより、実施の形態１と同等のＣＩＳを構成することができ、読み取り時には低電圧が液晶モジュール３に印加されるので省電力化に対する効果がある。
【００４６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２について図１２を用いて説明する。図１２はガラス板を装備しない場合の密着型イメージセンサの断面構成図である。２１は第１の偏光板、３１は液晶モジュール、５１は第２の偏光板である。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。本実施の形態２では、実施の形態１で述べた光の通過経路途中に介在するガラス板４を除去したのでガラス板４界面で発生する不要な副次反射や屈折光を抑えることができるので液晶モジュール３１や第１の偏光板２１は大型化するものの塵の除去も兼用でき、さらに高精度の読み取りが可能となる。
【００４７】
なお、本実施例では、第１の偏光板２１及び第２の偏光板５１は共に透明接着剤を用いて液晶モジュール３１に固定され、透過・反射板としての液晶モジュールの一体化が可能である。
【００４８】
実施の形態３
実施の形態１及び実施の形態２では単一波長の光源について述べたが実施の形態３では複数のスペクトルを有する光源を搭載した密着型イメージセンサについて述べる。
【００４９】
図１３は単一光源に代えてキセノンランプなどの冷陰極管を搭載した密着型イメージセンサの断面構成図であり、８１はカラー受光部（カラー用撮像素子）、９１はセンサ基板、１１１は照射軸と光路軸との角度が４５度に設定された白色光源、１２１は白色光源１１１を含み実施の形態１で説明した構成部品を収納保持する筐体である。なお、図中、図１と同符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。また、本実施例では実施の形態１と同様、２枚の偏光板の偏光方向は互いに異なる場合について説明する。
【００５０】
次に動作について説明する。冷陰極管は多数のスペクトル波長を含む白色光源であり、カラー読み取りが可能である。カラー読み取りでは、通常、光路軸上にＲＧＢの３色フィルタを設けて各色のフィルタを順次機械的に切り替えてカラーの画像データを読み込むが、本実施の形態３ではカラー受光部８１の各画素（撮像素子）毎に着色されたゼラチンなどで構成したＲＧＢ有機膜フィルタを用いた場合について説明する。
【００５１】
図１４はカラーセンサ用基板の平面図であり、９１がセンサ基板、１４１は略１４ｍｍピッチで６００ＤＰＩの密度で直線的に配置された半導体チップ（センサチップ）、１１はコンデンサなどの電子部品、１０はコネクタである。また、図１５は単体のセンサチップ１４１の受光部、駆動回路及び入出力パッドなどの配置を示したものであり、カラー受光部（撮像素子）８１はＲＧＢフィルタ付であり、各１画素ごとに赤、青、緑色の受光窓が分割形成されている。各画素で受光した各色の画像情報は駆動回路を介してアナログＲＧＢ信号としてセンサ基板９１から同時に出力される。
【００５２】
次に読み取り方法と白補正について述べる。液晶モジュール３の電源がＯＦＦの場合、画像読み取りのモードであるので白色光源１１１からの反射光をセンサチップ１４１のカラー受光部８１の１画素の受光領域内に３分割されたＲ、Ｇ、Ｂのフィルタを介して同時に画像データが取り込まれ、センサチップ１４１内のＲＧＢのそれぞれのアナログスイッチなどで構成したメモリーにデータが収納され、次ラインの読み取り時に各画素は順次出力される。
【００５３】
また、ＲＧＢの読み出しは同時に行なうのでＳ／Ｈ回路及びＡＤＣは３系列設けられている。また、信号処理回路はＲＧＢの各色に対応して独立したＲＡＭ記憶部（記憶回路）にデータを収納し、明時シェーディング補正時には各色毎にこれらデータを読み出す。なお、液晶モジュール３の電源がＯＮの場合は、実施の形態１で説明した偏光板５による白基準読み取りに準ずるためその説明を省略する。
【００５４】
実施の形態４．
実施の形態３では白色光源の照射軸と光路軸の角度を４５度とした場合のカラー読み取りについて説明したが、実施の形態４ではこの角度を３０度とすると共に偏光板を原稿６の搬送方向に対する角度を１０度傾斜させる場合について述べる。すなわち、２枚の偏光板及び液晶モジュール３を照射軸方向に対して狭角となるように傾斜した場合の密着型イメージセンンサについて述べる。
【００５５】
この発明の実施の形態４について図１６を用いて説明する。図１６において、５２は第２の偏光板、１２２は筐体である。図中、図１及び図１３と同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。本実施の形態４では、第１の偏光板２に入射する白色光源１１１の入射角度を実施の形態３における角度よりも小さくするとともに偏光板２、液晶モジュール３及び偏光板５２を原稿６の搬送方向に対して１０度傾斜させたことが特徴である。
【００５６】
一般に偏光板に垂直入射する光の分光特性の変化は少ないが、斜光して入射してくる光については偏光板の厚みや旋光物質である液晶モジュールによる光のスペクトルの変化があり、センサの受光部の分光感度特性に影響を与え、忠実なカラー画像の読み取りに支障を与える場合がある。また、液晶モジュールに斜光入射した光は光の吸収などを受け透過・反射効率が低下する。
【００５７】
従って、本実施例では偏光板２、液晶モジュール３及び偏光板５２に入射する白色光源１１１からの光を垂直入射に近くなるように設定する一方、白色光源１１１からの直接反射光をロッドレンズアレイ７へ入射することを防止するために照射軸と光路軸との角度を３０度とした。この角度を２０度以下に設定すると光源からの直接反射光がロッドレンズアレイ７に入射し、黒色原稿６１などの読み取り時には、直接反射光が含まれることになるため、黒原稿読み取り時においても出力レベルが上昇するため、原稿読み取り時のＷ／Ｂ比が悪化する。
【００５８】
以上のように白色光源１１１の照射軸と光路軸との角度を２０度〜４５度に設定すること、好ましくは３０度にすることにより液晶モジュール３における光の吸収を最小限に抑えることができ、受光部８１の分光感度特性にも大きな影響を与えず原稿画像の色相にあった光を光電変換することが可能となる。
【００５９】
実施の形態５．
実施の形態４では白色光源の照射軸と光路軸の角度を３０度とした場合のカラー読み取りについて説明したが、実施の形態５では偏光板を傾け、且つロッドレンズアレイ７も傾けた場合の密着型イメージセンサについて述べる。
【００６０】
この発明の実施の形態５について図１７を用いて説明する。図１７において、１２３は筐体である。図中、図１６と同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。本実施の形態５では、第１の偏光板２に入射する白色光源１１１の入射角度は実施の形態４で説明した入射方向と同様であるが、筐体１２３に収納するロッドレンズアレイ７を原稿６の搬送方向と直角の方向から１０度の角度を持たせて照射軸とは狭角となるように傾斜させ、光路軸を変更したものである。すなわち白色光源１１１の照射軸と光路軸との成す角度は２０度である。
【００６１】
また、光路軸と偏光板２、液晶モジュール３及び偏光板５２との成す角度を垂直に維持する。
【００６２】
以上のような構成とすることにより、第１の偏光板２、液晶モジュール３及び第２の偏光板５２を原稿６の搬送方向に対して平行に設置しなくても原稿６からの散乱反射光を第１の偏光板２、液晶モジュール３及び第２の偏光板５２に垂直入射させて受光部８１で受光するので分光特性に対する影響を与えることなく原稿色に合致した色相のカラー画素情報をより忠実に光電変換することが可能となる。
【００６３】
なお、実施の形態５では白色光源１１１の照射軸と光路軸との成す角度は２０度としたが光路軸は傾斜しているため、原稿６からの直接反射光はロッドレンズアレイ７には混入しない。また照射軸と光路軸との成す角度が２０度以下では白色光源１１１とロッドレンズアレイ７とが接触するため本実施例では構成できない。
【００６４】
また、実施の形態３〜５では白色光源１１１を主体に説明したが複数のスペクトルを含むカラー光源であれば、白色光源１１１と同等の効果を奏する。また、実施の形態１〜５では光源として連続光源（棒状光源）を使用したがＬＥＤチップを直線的に配列したＬＥＤアレイ光源であっても相応の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの断面構成図である。
【図２】ＸＹ偏光板と液晶モジュールとの関係を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの液晶モジュールの断面構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの光の入射反射を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの液晶モジュールに電圧を印加した場合の光の進行方向を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの液晶モジュールに電圧を印加しない場合の光の進行方向を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの黒色原稿、白色原稿読み取り時のセンサ出力を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの偏光板とガラス板との接着を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの信号処理方法を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの液晶モジュールに印加する電圧と相対透過率との関係を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による密着型イメージセンサの原稿の地色に対する液晶モジュールの印加電圧を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態２による密着型イメージセンサの断面構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態３による密着型イメージセンサの断面構成図である。
【図１４】この発明の実施の形態３による密着型イメージセンサのセンサ基板を示す平面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３による密着型イメージセンサのセンサチップを示す平面図である。
【図１６】この発明の実施の形態４による密着型イメージセンサの断面構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態５による密着型イメージセンサの断面構成図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  光源、  １ａ  カバー、  ２  第１の偏光板、  ３  液晶モジュール、  ４  ガラス板、  ５  第２の偏光板、  ５ａ  拡散層（接着層）、  ６  原稿、  ７  レンズ（ロッドレンズアレイ）、  ８  受光部（撮像素子）、  ９  センサ基板、  １０  コネクタ、  １１  電子部品、  １２  筐体、  １３  テープ、  １４  原稿搬送用ローラ(ローラ)、  ２１  第１の偏光板、  ５１  第２の偏光板、  ５２第２の偏光板、  ６１  黒色原稿、  ８１  カラー受光部（カラー用撮像素子）、  ９１  センサ基板(カラーセンサ基板)、  １１１  白色光源、  １２１  筐体、  １２２  筐体、  １２３  筐体、  １４１  センサチップ（半導体チップ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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