(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取原稿に対して少なくとも副走査方向に相対移動して前記読取原稿上の画像を読み取るカラーイメージセンサであって、
白色光を放射する白色発光ダイオードと、
入射面となる短辺側の端面と、出射面となる長辺側の端面と、厚み方向の両端に位置する正面および背面と、前記短辺側の端面の端部と前記長辺側の端面の端部間をつなぎ、前記短辺側から前記長辺側へ向かうほど互いの対向距離が拡大する平面状の両側面と、を備えたほぼ扇形をしており、前記平面状の両側面が前記短辺側の端面から入射した光を反射して前記長辺側の端面に向かわせるようにしているとともに、前記正面および背面が、前記短辺側の端面から入射した白色光を前記読取原稿の読取面に集光させるようにして前記長辺側の端面から出射させるような曲面形状になされているプリズムと、
赤色用の受光部と青色用の受光部と緑色用の受光部とをそれぞれ複数個有し、前記読取面で反射した白色光を前記各受光部で受光することにより、赤色の読取画像信号と青色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とを同時に出力する半導体カラーセンサと、
前記読取面で反射した白色光を、前記半導体カラーセンサの前記各受光部に、正立等倍で結像させるレンズとを備えたことを特徴とする、カラーイメージセンサ。
【請求項２】
前記白色発光ダイオードと前記プリズムと前記半導体カラーセンサとが、各々１個設けられており、
前記読取原稿に対して主走査方向と副走査方向との双方に相対移動して前記読取原稿上の画像を読み取る、請求項１に記載のカラーイメージセンサ。
【請求項３】
前記レンズは、ロッドレンズアレイである、請求項１または２に記載のカラーイメージセンサ。
【請求項４】
前記レンズは、光軸方向に連続して配置された対の凸レンズアレイである、請求項１または２に記載のカラーイメージセンサ。
【請求項５】
前記白色発光ダイオードと前記半導体カラーセンサとは、同一の配線基板に実装されている、請求項１ないし４のいずれかに記載のカラーイメージセンサ。
【請求項６】
前記配線基板と前記プリズムと前記レンズとはフレームに組み込まれており、
前記フレームは、前記配線基板の両端面に対向する１対の第１対向面と、前記白色発光ダイオードの両端面に対向する１対の第２対向面とを有しており、
前記第２対向面と前記白色発光ダイオードの両端面との間隙は、前記第１対向面と前記配線基板の両端面との間隙よりも小さく設定されており、前記白色発光ダイオードが前記第２対向面によって位置規制されることにより、前記配線基板の位置決めを行う、請求項５に記載のカラーイメージセンサ。
【請求項７】
前記プリズムおよび前記レンズと前記読取面との間には、透明なカバー体が設けられており、
前記カバー体は、前記プリズムと一体に形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載のカラーイメージセンサ。
【請求項８】
請求項２に記載のカラーイメージセンサを有する画像読取装置であって、
前記半導体カラーセンサは、前記赤色用の受光部と前記青色用の受光部と前記緑色用の受光部とが、相互に副走査方向に所定間隔をあけた状態で、同色の受光部同士が主走査方向に第１の所定ピッチで１列に配置されており、
前記読取原稿と前記カラーイメージセンサとを副走査方向に第２の所定ピッチで相対的に往復移動させる副走査方向駆動手段と、
前記副走査方向駆動手段による１回の前記往動終了時および１回の前記復動終了時毎に、前記読取原稿と前記カラーイメージセンサとを主走査方向に第３の所定ピッチで相対的に移動させる主走査方向駆動手段と、
前記半導体カラーセンサから出力される各色の読取画像信号を、前記読取原稿上における同一画素の赤色の読取画像信号と青色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とが１組となるように組み合わせ、３色のうちいずれか１色以上が得られないラインの読取画像信号は無視する画像処理手段とを備えた、画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、読取原稿に対して少なくとも副走査方向に相対移動して読取原稿上の画像を読み取るカラーイメージセンサ、およびそのカラーイメージセンサを備えた画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラーイメージセンサのうち、シリアル型カラーイメージセンサは、図２７に示すように、配線基板５１、発光ダイオードアレイ５２、プリズム５３、レンズ５４、ミラー５５、レンズ５６、配線基板５７、半導体モノクロセンサ５８、およびフレキシブルケーブル５９，６０を備えていた。そして、図２８に示すように、発光ダイオードアレイ５２は、２個の緑色発光ダイオード５２Ｇと、２個の青色発光ダイオード５２Ｂと、１個の赤色発光ダイオード５２Ｒとを備えていた。
【０００３】
この従来のシリアル型カラーイメージセンサにおいては、発光ダイオードアレイ５２の赤色発光ダイオード５２Ｒ、緑色発光ダイオード５２Ｇ、青色発光ダイオード５２Ｂが順次選択的に点灯し、その光がプリズム５３によって読取面６５に集光され、読取面６５からの反射光がレンズ５４によって縮小され、ミラー５５によって進路を変更され、レンズ５６によってさらに縮小されて半導体モノクロセンサ５８の受光面に入射する。これにより半導体モノクロセンサ５８は、受光量に応じた読取画像信号を、配線基板５７、フレキシブルケーブル６０、および図外のコネクタを介して外部に出力する。なお、発光ダイオードアレイ５２の駆動信号は、外部からコネクタ、フレキシブルケーブル６０、配線基板５７、およびフレキシブルケーブル５９を介して供給される。また、半導体モノクロセンサ５８の電源および各種制御信号は、外部からコネクタ、フレキシブルケーブル６０、および配線基板５７を介して供給される。
【０００４】
しかし、このような従来のシリアル型カラーイメージセンサでは、プリズム５３が設けられてはいるものの、その形状が充分に吟味されていなかったため、発光ダイオードアレイ５２からの光を充分良好に読取面６５に集光させることができなかった。また、赤色発光ダイオード５２Ｒと緑色発光ダイオード５２Ｇと青色発光ダイオード５２Ｂとを順次点灯させることを繰り返して読み取りを行うので、読取速度が遅いという課題があった。また、赤色発光ダイオード５２Ｒの温度特性によりバンディングが発生しやすいという課題があった。さらには、縮小光学系を採用していることからも、レンズ５４，５６の像歪みなどに起因してバンディングが発生しやすく、この問題を軽減するためには高い組立精度が要求されるという課題があった。また、構造が複雑で部品点数が多いので、部品コストや組立コストが高いという課題があった。
【０００５】
一方、従来のカラーイメージセンサのうち、密着型のラインカラーイメージセンサにおいては、透明な長尺の導光体を設け、その導光体の端面に光源からの光を入射させて、その光を読取面に導く構成のものが知られている。
【０００６】
しかし、このような従来の密着型のラインカラーイメージセンサでは、光源からの光を充分に効率良くかつ均一に読取面に導くことが困難であり、集光効率および均一性を高めようとすると、導光体の形状が複雑になり、しかも製造に高い精度を要求されるので、部品コストが上昇してしまう。
【０００７】
【発明の開示】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光源からの光を効率良くかつ均一に読取面に導くことのできるカラーイメージセンサおよび画像読取装置を提供することを、その課題とする。
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００９】
本発明の第１の側面によれば、読取原稿に対して少なくとも副走査方向に相対移動して前記読取原稿上の画像を読み取るカラーイメージセンサであって、白色光を放射する白色発光ダイオードと、入射面となる短辺側の端面と、出射面となる長辺側の端面と、厚み方向の両端に位置する正面および背面と、前記短辺側の端面の端部と前記長辺側の端面の端部間をつなぎ、前記短辺側から前記長辺側へ向かうほど互いの対向距離が拡大する平面状の両側面と、を備えたほぼ扇形をしており、前記平面状の両側面が前記短辺側の端面から入射した光を反射して前記長辺側の端面に向かわせるようにしているとともに、前記正面および背面が、前記短辺側の端面から入射した白色光を前記読取原稿の読取面に集光させるようにして前記長辺側の端面から出射させるような曲面形状になされているプリズムと、赤色用の受光部と青色用の受光部と緑色用の受光部とをそれぞれ複数個有し、前記読取面で反射した白色光を前記各受光部で受光することにより、赤色の読取画像信号と青色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とを同時に出力する半導体カラーセンサと、前記読取面で反射した白色光を、前記半導体カラーセンサの前記各受光部に、正立等倍で結像させるレンズとを備えたことを特徴とする、カラーイメージセンサが提供される。
【００１０】
好ましい実施の形態によれば、白色発光ダイオードとプリズムと半導体カラーセンサとが、各々１個設けられており、読取原稿に対して主走査方向と副走査方向との双方に相対移動して読取原稿上の画像を読み取る。
【００１１】
他の好ましい実施の形態によれば、レンズは、ロッドレンズアレイである。
【００１２】
他の好ましい実施の形態によれば、レンズは、光軸方向に連続して配置された対の凸レンズアレイである。
【００１３】
他の好ましい実施の形態によれば、白色発光ダイオードと半導体カラーセンサとは、同一の配線基板に実装されている。
【００１４】
他の好ましい実施の形態によれば、配線基板とプリズムとレンズとはフレームに組み込まれており、フレームは、配線基板の両端面に対向する１対の第１対向面と、白色発光ダイオードの両端面に対向する１対の第２対向面とを有しており、第２対向面と白色発光ダイオードの両端面との間隙は、第１対向面と配線基板の両端面との間隙よりも小さく設定されており、白色発光ダイオードが第２対向面によって位置規制されることにより、配線基板の位置決めを行う。
【００１５】
他の好ましい実施の形態によれば、プリズムおよびレンズと読取面との間には、透明なカバー体が設けられており、カバー体は、プリズムと一体に形成されている。
【００１６】
本発明の第２の側面によれば、請求項２に記載のカラーイメージセンサを有する画像読取装置であって、半導体カラーセンサは、赤色用の受光部と青色用の受光部と緑色用の受光部とが、相互に副走査方向に所定間隔をあけた状態で、同色の受光部同士が主走査方向に第１の所定ピッチで１列に配置されており、読取原稿とカラーイメージセンサとを副走査方向に第２の所定ピッチで相対的に往復移動させる副走査方向駆動手段と、副走査方向駆動手段による１回の往動終了時および１回の復動終了時毎に、読取原稿とカラーイメージセンサとを主走査方向に第３の所定ピッチで相対的に移動させる主走査方向駆動手段と、半導体カラーセンサから出力される各色の読取画像信号を、読取原稿上における同一画素の赤色の読取画像信号と青色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とが１組となるように組み合わせ、３色のうちいずれか１色以上が得られないラインの読取画像信号は無視する画像処理手段とを備えた、画像読取装置が提供される。
【００１７】
本発明によれば、プリズムが、ほぼ扇形で、短辺側の端面が白色発光ダイオードの白色光放射面に対向し、長辺側の端面が読取原稿の読取面に対向して、厚み方向両端に位置する正面および背面が、白色発光ダイオードから放射された白色光を読取原稿の読取面に集光させるような曲面形状になされているので、白色発光ダイオードからの白色光を効率よくかつ均一に読取面に集光させることができる。
【００１８】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの平面図、図２は、同正面図、図３は、同右側面図、図４は、同左側面図、図５は、同底面図、図６は、同背面図である。図７は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面図であって、シリアル型カラーイメージセンサのフレーム１の下面には、配線基板３が装着されている。フレーム１の上面には、ガラス板５が装着されている。配線基板３には、読取原稿を読み取るための光源としての白色発光ダイオード７と、読取原稿の画像に応じた赤、緑、青各色の読取画像信号を出力する半導体カラーセンサ９とが実装されているともに、クリップコネクタ１１が装着されている。
【００２１】
フレーム１には、配線基板３の上面からガラス板５の下面に至る導光孔１３と、この導光孔１３に隣接してガラス板５の下面から配線基板３の上面に至る貫通孔１５と、フレーム１の各構成要素を組み付けるためのボルト孔１７ａ，１７ｂとが形成されている。導光孔１３と貫通孔１５とは、上半部が連通している。貫通孔１５の上半部には、ロッドレンズアレイ１９が装着されている。ロッドレンズアレイ１９の上端面は、ガラス板５の下面に近接している。導光孔１３には、プリズム２１が設置されている。導光孔１３の下端部には、白色発光ダイオード７が位置しており、貫通孔１５の下端部には、半導体カラーセンサ９が位置している。プリズム２１の下端面は、白色発光ダイオード７の白色光放射面７ａに近接しており、プリズム２１の上端面は、ガラス板５の下面に近接している。
【００２２】
フレーム１の各構成要素は、黒色の樹脂からなる。本実施形態におけるフレーム１の寸法は、図１および図２に示すように、長さが１９ｍｍ、幅が１６ｍｍ、高さが１７．２ｍｍである。白色発光ダイオード７としては、たとえば、蛍光体層を有するＧａＮ系白色発光ダイオードや、蛍光体層を有しないＺｎＳｅ系白色発光ダイオードを用いることができる。
【００２３】
図８は、配線基板３の平面図であって、配線基板３には、白色発光ダイオード７および半導体カラーセンサ９の他に、受動部品２５，２７が実装されている。配線基板３には、さらに、複数の端子２９が設けられている。
【００２４】
図９は、半導体カラーセンサ９の拡大平面図であって、半導体カラーセンサ９の表面には、赤色用の受光部３１Ｒと、緑色用の受光部３１Ｇと、青色用の受光部３１Ｂとが、各々複数個形成されている。これらの受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、各色毎に、主走査方向すなわち半導体カラーセンサ９の長手方向に沿って所定のピッチＰで一列に並んでいる。そして、受光部３１Ｒと受光部３１Ｇとの間隔、および受光部３１Ｇと受光部３１Ｂとの間隔は、上記ピッチＰの２倍の２Ｐである。各受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、ホトダイオードの受光面をカラーフィルタで覆った構造である。半導体カラーセンサ９には、上記のホトダイオードの他に、各ホトダイオードに蓄積された電荷を出力するための電界効果トランジスタや、それら電界効果トランジスタを順次オンさせるためのシフトレジスタなどが備えられている。本実施形態では、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、それぞれ３０４個設けられており、６００ｄｐｉの読取密度に相当する。
【００２５】
図１０は、プリズム２１の正面図、図１１は、同平面図、図１２は、同右側面図、図１３は、同左側面図、図１４は、同背面図、図１５は、同底面図である。プリズム２１は、ほぼ扇形で、短辺側の端面２１ａが白色発光ダイオード７の白色光放射面７ａに対向しており、長辺側の端面２１ｂが読取面２３に対向している。プリズム２１には、正面上端部の両端に１対の突出部２１ｃ，２１ｄが一体に突設されているとともに、背面中央部に１個の突出部２１ｅが一体に突設されている。これら突出部２１ｃ，２１ｄ，２１ｅは、図７に示すように、フレーム１に対するプリズム２１の位置決めおよび保持に利用される。
【００２６】
図１６は、プリズム２１を通過する白色光の光路をプリズム２１の側面側から見た説明図、図１７は、プリズム２１を通過する白色光の光路をプリズム２１の正面側から見た説明図である。図１６から明らかなように、プリズム２１の厚み方向の両端に位置する正面２１ｆおよび背面２１ｇは、白色発光ダイオード７から放射された白色光を、読取面２３に集光させるような曲面形状になされている。すなわち、プリズム２１の正面２１ｆおよび背面２１ｇは、プリズム２１の内部から外部に向けて進行する白色光が、正面２１ｆあるいは背面２１ｇでプリズム２１の内部側に反射されて、読取面２３に向かうような曲面に形成されている。また、図１７から明らかなように、プリズム２１の半径方向に沿う両側面２１ｈ，２１ｉは、プリズム２１の内部から外部に向けて進行する白色光が、側面２１ｈあるいは側面２１ｉでプリズム２１の内部側に反射されて、読取面２３に向かうような平面に形成されている。したがって、図１８に示すように、プリズム２１を通過して読取原稿に照射される白色光の光量は、読取幅の全域にわたってほぼ均一になる。
【００２７】
図１９は、カラーイメージセンサの底部の拡大断面図であって、この図１９においては、説明を判り易くするために、クリップコネクタ１１を省略している。フレーム１は、配線基板３の両端面３ａ，３ｂに対向する１対の第１対向面１ａ，１ｂと、白色発光ダイオード７の両端面７ｂ，７ｃに対向する１対の第２対向面１ｃ，１ｄとを有している。白色発光ダイオード７の端面７ｂとフレーム１の第２対向面１ｃとの間隙Ｃ１と、白色発光ダイオード７の端面７ｃとフレーム１の第２対向面１ｄとの間隙Ｃ２との合計Ｃ１＋Ｃ２は、配線基板３の端面３ａとフレーム１の第１対向面１ａとの間隙Ｃ３と、配線基板３の端面３ｂとフレーム１の第１対向面１ｂとの間隙Ｃ４との合計Ｃ３＋Ｃ４よりも小さい。
【００２８】
次に動作を説明する。白色発光ダイオード７から出射した白色光は、プリズム２１およびガラス板５を通過し、読取原稿の読取面２３に照射される。このとき、プリズム２１によって、白色発光ダイオード７からの白色光が良好に読取面２３に集光され、しかも読取幅の全域にわたってほぼ均一な光量分布になる。したがって、白色発光ダイオード７からの白色光がロスなく均一に読取面２３に導かれ、効率良く読取原稿の読取面２３を照射する。
【００２９】
読取原稿の読取面２３で反射した白色光は、ガラス板５を通過してロッドレンズアレイ１９に入射し、ロッドレンズアレイ１９によって集光されて半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに入射する。このとき、ロッドレンズアレイ１９は、読取原稿の読取面２３の像を正立等倍にて半導体カラーセンサ９の表面に結像させる。
【００３０】
受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに白色光が入射することにより、半導体カラーセンサ９は、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂへの入射光量に応じた赤色の読取画像信号と緑色の読取画像信号と青色の読取画像信号とを同時に出力する。もちろん、各色の読取画像信号は、主走査方向にピッチＰで並ぶ受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに対応する各画素毎に順次出力される。
【００３１】
このとき、読取原稿は、静止している。そして、読取原稿が副走査方向にピッチＰだけ送られ、次のラインの読み取りが行なわれる。
【００３２】
以上の動作が繰り返されることにより、読取原稿の１頁分のうち、シリアル型カラーイメージセンサの読取幅に相当する部分が、全ラインにわたって読み取られる。
【００３３】
この後、シリアル型カラーイメージセンサが、その読取幅に相当する距離だけ主走査方向に移動し、各ラインの読み取りが行われる。このとき、読取原稿は、副走査方向に沿って上記とは逆方向に送られる。
【００３４】
以上の動作が繰り返されることにより、読取原稿の１頁分の読み取りが完了する。
【００３５】
すなわち、図２０に示すように、２．５ｍｓｅｃの周期で、シリアル型カラーイメージセンサの読取幅の１ライン分に相当する各色の読取画像信号が出力される。各色の読取画像信号の出力は、所定周期のクロック信号に同期して行なわれ、本実施形態では、２．５ｍｓｅｃの期間に３０４画素分の各色の読取画像信号が出力される。なお、シリアル型カラーイメージセンサが主走査方向に移動する毎に、２．５ｍｓｅｃの期間、白色発光ダイオード７の駆動電圧の調整や、半導体カラーセンサ９のホトダイオードに蓄積した電荷の放電が行われる。
【００３６】
ところで、読取原稿を図９の矢印Ｂ方向に送った場合、読取原稿の第１ラインの画像が受光部３１Ｒで受光されたときに読み取りを開始したとすると、図２１に示すように、最初の時刻ｔ1 における読み取りでは、第１ラインの赤色の読取画像信号と、第３ラインの緑色の読取画像信号と、第５ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ2 における読み取りでは、第２ラインの赤色の読取画像信号と、第４ラインの緑色の読取画像信号と、第６ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ3 における読み取りでは、第３ラインの赤色の読取画像信号と、第５ラインの緑色の読取画像信号と、第７ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔ4 における読み取りでは、第４ラインの赤色の読取画像信号と、第６ラインの緑色の読取画像信号と、第８ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。以下同様に、同時に読み取られる各色の読取画像信号は、赤色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とが２ライン分ずれており、緑色の読取画像信号と青色の読取画像信号とが２ライン分ずれている。これは、受光部３１Ｒと受光部３１Ｇとが副走査方向に２Ｐずれて配置されており、受光部３１Ｇと受光部３１Ｂとが副走査方向に２Ｐずれて配置されているためである。
【００３７】
また、読取原稿の送り方向を逆転させて、図９の矢印Ｂ方向とは逆の方向に送った場合、読取原稿の第ｎラインの画像が受光部３１Ｂで受光されたときに読み取りを開始したとすると、図２２に示すように、最初の時刻ｔn における読み取りでは、第ｎ−４ラインの赤色の読取画像信号と、第ｎ−２ラインの緑色の読取画像信号と、第ｎラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔn+1 における読み取りでは、第ｎ−５ラインの赤色の読取画像信号と、第ｎ−３ラインの緑色の読取画像信号と、第ｎ−１ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔn+2 における読み取りでは、第ｎ−６ラインの赤色の読取画像信号と、第ｎ−４ラインの緑色の読取画像信号と、第ｎ−２ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。次の時刻ｔn+3 における読み取りでは、第ｎ−７ラインの赤色の読取画像信号と、第ｎ−５ラインの緑色の読取画像信号と、第ｎ−３ラインの青色の読取画像信号とが半導体カラーセンサ９から出力される。以下同様に、同時に読み取られる各色の読取画像信号は、赤色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とが２ライン分ずれており、緑色の読取画像信号と青色の読取画像信号とが２ライン分ずれている。これは、受光部３１Ｒと受光部３１Ｇとが副走査方向に２Ｐずれて配置されており、受光部３１Ｇと受光部３１Ｂとが副走査方向に２Ｐずれて配置されているためである。また、時間の経過に伴って読取ラインが第ｎラインから第１ラインの方向へ進んでいるのは、読取原稿を逆方向に送っているためである。
【００３８】
したがって、同時に得られる各色の読取画像信号を処理して、赤、緑、青の各色の読取画像信号を各画素毎の組に組み換える必要がある。この処理は、画像読取装置によって、半導体カラーセンサ９からの各色の読取画像信号をＡ／Ｄ変換した後に、バッファメモリなどを利用して実行される。このとき、図２１における第１〜第４ラインの読取画像信号や、図２２における第ｎ〜第ｎ−３ラインの読取画像信号のように、赤、緑、青各色のうちいずれか１色以上が得られないラインの読取画像信号については、３色を組み合わせることができないので、廃棄する。すなわち、この廃棄されるラインを考慮して、副走査方向に沿う往復時の読取開始位置を決定する必要がある。図２０においては、廃棄されるラインの読取画像信号を、ダミー（Ｄｕｍｍｙ）と表示している。
【００３９】
このように、プリズム２１が、ほぼ扇形で、短辺側の端面２１ａが白色発光ダイオード７の白色光放射面７ａに対向し、長辺側の端面２１ｂが読取面２３に対向して、厚み方向両端に位置する正面２１ｆおよび背面２１ｇが、白色発光ダイオード７から放射された白色光を読取面２３に集光させるような曲面形状になされているので、白色発光ダイオード７からの白色光を効率よくかつ均一に読取面２３に集光させることができる。
【００４０】
また、白色発光ダイオード７の端面７ｂとフレーム１の第２対向面１ｃとの間隙Ｃ１と、白色発光ダイオード７の端面７ｃとフレーム１の第２対向面１ｄとの間隙Ｃ２との合計Ｃ１＋Ｃ２を、配線基板３の端面３ａとフレーム１の第１対向面１ａとの間隙Ｃ３と、配線基板３の端面３ｂとフレーム１の第１対向面１ｂとの間隙Ｃ４との合計Ｃ３＋Ｃ４よりも小さくしたので、白色発光ダイオード７の位置ずれに起因する半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける受光光量のばらつきを極力低減できる。すなわち、プリズム２１による集光効率が高ければ高いほど、白色発光ダイオード７の位置ずれに起因する半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける受光光量のばらつきが大きくなるのであるが、Ｃ１＋Ｃ２をＣ３＋Ｃ４よりも小さくすることにより、配線基板３上における白色発光ダイオード７の実装位置の位置ずれに拘らず、プリズム２１と白色発光ダイオード７との相対的な位置関係を適正に維持できることから、半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂにおける受光光量のばらつきを極力低減できるのである。このことは、特に、白色発光ダイオード７の位置ずれによる光量変化が、半導体カラーセンサ９の位置ずれによる光量変化よりも大きいときに有効である。
【００４１】
また、光源として１個の白色発光ダイオード７を用いたので、赤、緑、青各色の発光ダイオードを用いる場合と比較して、部品点数の減少による製造コストの削減を図ることができる。しかも、各色の発光ダイオードにおける発光波長の固体差の組み合わせに起因する不具合を生じることがない。さらには、赤色の発光ダイオードの温度特性に起因するバンディングを生じることもない。
【００４２】
また、赤色の読取画像信号と青色の読取画像信号と緑色の読取画像信号とを同時に出力する半導体カラーセンサ９を用いたので、モノクロのカラーセンサを用いた場合と比較して、読取速度を高速化できる。
【００４３】
また、結像光学系に正立等倍方式のロッドレンズアレイ１９を用いたので、縮小光学系を採用した場合と比較して、バンディングを低減できる。しかも、組み立てを容易に行える。
【００４４】
また、読取原稿を副走査方向に沿って往復移動させ、双方向の読み取りを行うようにしたので、一方向のみの読み取りを行う場合と比較して、読取速度を高速化できる。
【００４５】
また、白色発光ダイオード７と半導体カラーセンサ９とを同一の配線基板３に実装したので、構造を簡略化でき、組み立てを容易に行なえる。
【００４６】
なお、上記実施形態においては、結像光学系のレンズとしてロッドレンズアレイ１９を用いたが、図２３に示すように、ロッドレンズアレイ１９の代わりに２個の凸レンズアレイ３５ａ，３５ｂを用いてもよい。凸レンズアレイ３５ａと凸レンズアレイ３５ｂとは、光軸が互いに一致するように配置されている。このようにすれば、高価なロッドレンズアレイ１９を用いないので、部品コストを低減できる。
【００４７】
また、上記実施形態においては、ガラス板５とプリズム２１とを互いに独立に設けたが、図２４に示すように、ガラス板を一体化したプリズム３７を設けてもよい。このようにすれば、部品点数の削減により組立コストを低減できる。
【００４８】
また、上記実施形態においては、フレーム１を黒色の材料により形成したが、図２５に示すように、白色の材料により形成したフレーム３９を用いてもよい。このようにすれば、プリズム２１の外部に飛び出した白色光を、フレーム１の壁面で反射させて再びプリズム２１の内部に戻すことができるので、読取面２３への集光効率が一層向上する。ただしこの場合、半導体カラーセンサ９を黒色の枠体４１で覆うことにより、フレーム１の壁面で乱反射した白色光が半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに入射するのを極力防止するのが好ましい。もちろん、枠体４１には、ロッドレンズアレイ１９を通過した白色光を半導体カラーセンサ９の受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂに到達させるためのスリットが形成されている。
【００４９】
また、上記実施形態においては、配線基板３にクリップコネクタ１１を装着したが、図２６に示すように、クリップコネクタ１１の代わりにクリップピン４３を用いてもよい。このようにすれば、ＦＰＣやＦＦＣの半田付が可能であり、コストの低減を図ることができる。
【００５０】
また、上記実施形態においては、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ相互間の間隔を、同色の受光部３１Ｒあるいは受光部３１Ｇあるいは受光部３１Ｂ同士の配置ピッチＰの２倍にしたが、これは配置ピッチＰの１倍にするよりも半導体カラーセンサ９の製造が容易なためであり、製造が可能であれば、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ相互間の間隔をピッチＰの１倍にしてもよい。もちろん、受光部３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ相互間の間隔をピッチＰの３倍以上にしてもよい。
【００５１】
また、上記実施形態においては、読取原稿を副走査方向に沿って往復移動させるように構成したが、シリアル型カラーイメージセンサを副走査方向に沿って往復移動させるように構成してもよい。あるいは、読取原稿とシリアル型カラーイメージセンサとが、副走査方向に沿って、かつ互いに逆方向に往復移動するように構成してもよい。
【００５２】
また、上記実施形態においては、シリアル型カラーイメージセンサを主走査方向に沿って移動させるように構成したが、読取原稿を主走査方向に沿って移動させるように構成してもよい。あるいは、読取原稿とシリアル型カラーイメージセンサとが、主走査方向に沿って互いに逆方向に移動するように構成してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態においては、シリアル型カラーイメージセンサについて説明したが、本発明をラインイカラーメージセンサに適用してもよい。すなわち、白色発光ダイオード７およびプリズム２１を読取幅の方向に複数個並設するとともに、半導体カラーセンサ９を読取幅の方向に密接状態で複数個並設し、読取幅を読取原稿の各ラインの幅とほぼ一致させるのである。
【００５４】
また、上記実施形態においては、受光素子としてホトダイオードを備えた半導体カラーセンサ９を用いたが、受光素子としてホトトランジスタを備えた半導体カラーセンサを用いてもよい。
【００５５】
また、本発明のカラーイメージセンサおよび画像読取装置は、イメージスキャナに限らず、ディジタルコピー機、あるいは複合的な機能を有するインクジェットプリンタやワードプロセッサなどに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの平面図である。
【図２】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの正面図である。
【図３】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの右側面図である。
【図４】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの左側面図である。
【図５】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの底面図である。
【図６】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの背面図である。
【図７】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図８】配線基板の拡大平面図である。
【図９】半導体カラーセンサの部分拡大平面図である。
【図１０】プリズムの正面図である。
【図１１】プリズムの平面図である。
【図１２】プリズムの右側面図である。
【図１３】プリズムの左側面図である。
【図１４】プリズムの背面図である。
【図１５】プリズムの底面図である。
【図１６】プリズムを通過する白色光の光路をプリズムの側面側から見た説明図である。
【図１７】プリズムを通過する白色光の光路をプリズムの正面側から見た説明図である。
【図１８】プリズムを通過して読取原稿に照射される白色光の光量分布の説明図である。
【図１９】本発明に係るカラーイメージセンサの一例としてのシリアル型カラーイメージセンサの底部の拡大断面図である。
【図２０】半導体カラーセンサの動作タイミングの説明図である。
【図２１】副走査方向に沿う順方向の相対移動によって各色の受光部により同時に読み取られるラインの説明図である。
【図２２】副走査方向に沿う逆方向の相対移動によって各色の受光部により同時に読み取られるラインの説明図である。
【図２３】本発明に係る別の実施形態におけるシリアル型カラーイメージセンサの断面図である。
【図２４】本発明に係るさらに別の実施形態におけるシリアル型カラーイメージセンサの断面図である。
【図２５】本発明に係るさらに別の実施形態におけるシリアル型カラーイメージセンサの断面図である。
【図２６】本発明に係るさらに別の実施形態におけるシリアル型カラーイメージセンサの断面図である。
【図２７】従来のシリアル型カラーイメージセンサの概略構成図である。
【図２８】従来のシリアル型カラーイメージセンサに備えられた半導体センサの平面図である。
【符号の説明】
１，３９  フレーム
３  配線基板
５  ガラス板
７  白色発光ダイオード
９  半導体カラーセンサ
１１  クリップコネクタ
１３  導光孔
１５  貫通孔
１７ａ，１７ｂ  ボルト孔
１９  ロッドレンズアレイ
２１，３７  プリズム
２３  読取面
２７  端子
３１Ｒ  受光部
３１Ｇ  受光部
３１Ｂ  受光部
３５ａ，３５ｂ  凸レンズアレイ
４１  枠体
４３  クリップピン
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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