JPH10336379A - カラーイメージセンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーイメージセンサおよびその製造方法に
おいて、光電変換素子およびカラーフィルタの損傷を防
止し、又、その方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 筺体７内に取り付けられて画像が位置す
る被読み取り面に光を照射する光源１と、被読み取り面
に表面が一致するようにして筐体７に取り付けられた透
明板２と、被読み取り面上の画像を撮像する光学レンズ
３と、被読み取り面上の画像の光学レンズ３による結像
位置に配置された複数の光電変換素子５と、光学レンズ
３と光電変換素子５との間に配置され、支持台１０によ
って筐体７内に取り付けられた透明のカラーフィルタ基
板９と、このカラーフィルタ基板９上に形成されて光電
変換素子５との間に所定の間隔をあけて設けられ、光源
１からの反射光により被読み取り面上の原稿を複数の色
光成分に分解するカラーフィルタ４とでカラーイメージ
センサ１１を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラーイメージセ
ンサに関し、特に、パーソナルコンピュータへの画像入
力用のスキャナ装置やファクシミリ装置などにおいて原
稿面上のカラー画像情報の読取装置として用いられるカ
ラーイメージセンサおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報通信機器の発達に伴って、画
像情報のカラー化が進んでいる。そして、パーソナルコ
ンピュータへの画像入力用のスキャナ装置や、ファクシ
ミリ装置におけるカラー原稿の読取装置として、カラー
イメージセンサが開発されている。

【０００３】ここで、カラーイメージセンサのカラー原
稿の読み取り方式は、光源切り替え方式とカラーフィル
タ方式とに大別される。光源切り替え方式のカラーイメ
ージセンサでは、カラー原稿の同一箇所に青、緑、赤の
光を順次照射し、各々の反射光の強度を一列の一次元画
素列で読み取るものが開発されている。一方、カラーフ
ィルタ方式のカラーイメージセンサでは、カラー原稿に
白色光を照射し、反射光を青、緑、赤の三色に色分解し
て、各色の光を３列の一次元画素列で同時に読み取るも
のが開発されている。そして、カラーフィルタ方式のカ
ラーイメージセンサは、光源切り替え方式のカラーイメ
ージセンサに比べ、読み取り速度の点で優れている。

【０００４】カラーフィルタ方式による従来のカラーイ
メージセンサの構造について、図９および図１０を用い
て説明する。

【０００５】図９（ａ）は従来のカラーイメージセンサ
の斜視図、図９（ｂ）は図９（ａ）の９ｂ−９ｂ線に沿
った断面図である。

【０００６】図示するカラーイメージセンサ１１０にお
いて、筺体７内の光源１は、主走査方向８の斜め前方よ
り筐体７の表面の透明板２に光を照射するように設置さ
れている。また、光学レンズ３は主走査方向８と直交す
る方向に一列に並べられている。そして、透明板２は、
その外側面が光学レンズ３の一方の焦点位置にくるよう
配置されている。これにより、透明板２に密着されたカ
ラー原稿は光学レンズ３の焦点に位置する。光学レンズ
３と同一光路上には、光学レンズ３の透明板２と反対側
の焦点位置に光電変換素子５が配置されており、カラー
原稿からの反射光は光学レンズ３から光電変換素子５へ
と導かれる。光電変換素子５の上にはカラーフィルタ４
が配置されている。

【０００７】ここで、光電変換素子部の詳細な構造を、
図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は図９のカラー
イメージセンサにおけるカラーフィルタおよび光電変換
素子の周辺部を示す部分拡大図であり、（ｂ）は（ａ）
の１０ｂ−１０ｂ線に沿った断面図である。

【０００８】図１０に示すように、光電変換素子５は主
走査方向８と直交する方向に３列に配列され、各列が
青、緑、赤の各色光に対応している。そして、これら光
電変換素子５上に、透明な保護膜２１を介し、着色され
たフォトレジストから成るカラーフィルタ４が形成され
ている。カラーフィルタ４は青色フィルタ４ａ、緑色フ
ィルタ４ｂ、赤色フィルタ４ｃの三色のフィルタで構成
され、それぞれ青、緑、赤の単色光成分のみを透過する
ようになっている。そして、各々の透過光域に対する光
電変換素子５の感度が異なるため、カラーフィルタ４の
各色のフィルタはその色濃度もしくは厚みを異ならせ
て、光電変換素子５の感度が全可視光域で一定となるよ
うに設定されている。

【０００９】そして、このような光電変換素子５は配線
基板６上に搭載され、この配線基板６とワイヤ２２を介
して電気的に接続されている。

【００１０】このように構成されたカラーイメージセン
サによるカラー原稿の読み取り動作について、図９およ
び図１０を用いて説明する。

【００１１】カラー原稿を透明板２に密着させて光源１
から光を照射すると、カラー原稿面で反射された光は光
学レンズ３に入射する。光学レンズ３を透過した光はカ
ラーフィルタ４で青、緑、赤の三色に色分解された後、
各色に対応した光電変換素子５の列上に結像し、青、
緑、赤の色光成分に対応した電気信号に変換されて配線
基板６に送出される。このようにして、カラー原稿は主
走査方向と直交する方向に一列ずつ読み出され、カラー
イメージセンサ１１０を主走査方向に移動させることに
より、カラー原稿全体が読み出される。

【００１２】以上の構成を有する従来のカラーイメージ
センサの製造方法について、図９、図１０、および図１
１を用いて説明する。

【００１３】図１１は、従来カラーイメージセンサの筺
体７を示す要部断面図であり、外方に面して形成された
透明板取付部２４から斜めに開設された凹部の底部には
光源取付部２３が形成されている。また、透明板取付部
２４の反対側には配線基板取付部２６が形成されてお
り、透明板取付部２４と配線基板取付部２６とを結ぶよ
うにして開設された貫通孔の途中には光学レンズ取付部
２５が形成されている。

【００１４】従来のカラーイメージセンサの製造方法
は、先ず、ウェハ上に作製された光電変換素子５の上に
保護膜を塗布する。なお、光電変換素子５と配線基板６
とを接続するワイヤ２２の接続端子は予めマスキングし
ておき、保護膜塗布後にマスクを除去して露出させる。

【００１５】次に、保護膜の上から一色に着色されたフ
ォトレジストを塗布し、所望のカラーフィルタ形状のフ
ォトマスクで覆って露光を行い、不要なフォトレジスト
を除去する。そして、同様の工程を他の二色のフォトレ
ジストについても行い、光電変換素子５上に三色のカラ
ーフィルタ４を作製する。

【００１６】この後、光電変換素子５をウェハよりライ
ン状に切り出し、配線基板６上の所定の位置に配列して
設置し、光電変換素子５と配線基板６とをワイヤ２２で
接続して、図１０に示す光電変換素子５およびその周辺
部を作製する。

【００１７】最後に、筺体７に光源１、透明板２、光学
レンズ３、光電変換素子４およびカラーフィルタ５を設
置した配線基板６を、図１１に示す筺体の各取付部２
３，２４，２５，２６で位置規制して固定すると、図９
に示すカラーイメージセンサ１１０が完成する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のカ
ラーイメージセンサ１１０の製造においいては、カラー
フィルタ４を光電変換素子５の上に一体化して直接作製
するため、光電変換素子５に損傷を与える場合があり、
カラーイメージセンサ１１０の製造歩留まりが低下して
しまうという問題があった。

【００１９】また、カラーフィルタ４の作製には高価な
露光装置を必要とし、露光工程も煩雑であるため、カラ
ーイメージセンサ１１０を安価に作製できないという問
題があった。

【００２０】さらに、カラーフィルタ４の作製後に光電
変換素子５をウェハよりライン状に切り出し配線基板６
上に固定するため、光電変換素子５の一連の加工時にカ
ラーフィルタ４に損傷を与え、カラーフィルタ４の色分
解能力が低下してしまう場合があるという問題があっ
た。

【００２１】そして、従来のカラーイメージセンサ１１
０では、光学レンズ３と光電変換素子５とを別々に位置
規制するために、光学レンズ３の結像面と光電変換素子
５の位置の公差が大きくなり、光電変換素子５からの出
力が低下したり、一定の入力に対する光電変換素子５の
出力にばらつきが生じる場合があるという問題があっ
た。

【００２２】このように、従来のカラーイメージセンサ
１１０では、光源切り替え方式のカラーイメージセンサ
と比較して読み取り速度が早いという特徴を有していた
が、上述のような問題があった。そして、これらの問題
をクリアするには装置自体が高価となってしまい、特に
個人使用の機器向けの実用化を阻んでいた。

【００２３】そこで、本発明は、光電変換素子の損傷を
防止することのできるカラーイメージセンサに関する技
術を提供することを目的とする。

【００２４】また、本発明は、安価な作製が可能なカラ
ーイメージセンサに関する技術を提供することを目的と
する。

【００２５】さらに、本発明は、カラーフィルタの損傷
を防止することのできるカラーイメージセンサに関する
技術を提供することを目的とする。

【００２６】そして、本発明は、光学レンズとカラーフ
ィルタ、光電変換素子との位置合わせを精度良く行うこ
とのできるカラーイメージセンサの製造方法に関する技
術を提供することを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明によるカラーイメージセンサは、筐体と、こ
の筺体内に取り付けられて画像が位置する被読み取り面
に光を照射する光源と、被読み取り面に表面が一致する
ようにして筐体に取り付けられた透明板と、被読み取り
面上の画像を撮像する光学レンズと、被読み取り面上の
画像の光学レンズによる結像位置に配置された複数の光
電変換素子と、光学レンズと光電変換素子との間に配置
され、支持台によって筐体内に取り付けられた透明のカ
ラーフィルタ基板と、このカラーフィルタ基板上に形成
されて光電変換素子との間に所定の間隔をあけて設けら
れ、光源からの反射光により被読み取り面上の原稿を複
数の色光成分に分解するカラーフィルタとを有する構成
としたものである。

【００２８】また、本発明によるカラーイメージセンサ
は、筐体と、この筺体内に取り付けられて画像が位置す
る被読み取り面に光を照射する光源と、被読み取り面に
表面が一致するようにして筐体に取り付けられた透明板
と、被読み取り面上の画像を撮像する光学レンズと、被
読み取り面上の画像の光学レンズによる結像位置に配置
された複数の光電変換素子と、被読み取り面の近傍とな
るようにして透明板の裏面側に配置され、光源からの反
射光により被読み取り面上の原稿を複数の色光成分に分
解するカラーフィルタとを有する構成としたものであ
る。このカラーイメージセンサにおいて、波長の長い色
光成分を有する着色フィルタほど前記光学レンズからの
距離が遠くなるように光学レンズを傾斜配置することが
できる。

【００２９】カラーフィルタは、顔料と電着樹脂とを用
いて電着法により作製することができる。また、カラー
フィルタは、被読み取り面上の画像を複数の色光成分に
分解する複数の着色フィルタと、着色フィルタの周囲に
形成された遮光膜とにより構成することができる。

【００３０】これにより、光電変換素子やカラーフィル
タの損傷が防止される。また、カラーイメージセンサを
安価に作製することができる。

【００３１】本発明によるカラーイメージセンサの製造
方法は、画像が位置する被読み取り面に光を照射する光
源、および被読み取り面上の画像を撮像する光学レンズ
が取り付けられた筐体を用意する工程と、光源からの反
射光により被読み取り面上の原稿を複数の色光成分に分
解するカラーフィルタが配置された透明板を用意する工
程と、複数の光電変換素子が配置された配線基板を用意
する工程と、光学レンズと光電変換素子との間にハーフ
ミラーを挿入してこれに筺体の外側から外部参照光を照
射し、ハーフミラーで反射された外部参照光と光学レン
ズの光軸とが平行になるようハーフミラーの位置を調節
する工程と、ハーフミラーに反射された外部参照光の光
学レンズによる像に沿ってカラーフィルタの位置を調整
して透明板を筐体に取り付ける工程と、外部参照光のカ
ラーフィルタにより着色された像に沿って光電変換素子
の位置を調整して配線基板を筐体に取り付ける工程とを
有する構成としたものである。

【００３２】これにより、光学レンズとカラーフィル
タ、光電変換素子との位置合わせを精度良く行うことが
できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、筐体と、この筺体内に取り付けられて画像が位置す
る被読み取り面に光を照射する光源と、被読み取り面に
表面が一致するようにして筐体に取り付けられた透明板
と、被読み取り面上の画像を撮像する光学レンズと、被
読み取り面上の画像の光学レンズによる結像位置に配置
された複数の光電変換素子と、光学レンズと光電変換素
子との間に配置され、支持台によって筐体内に取り付け
られた透明のカラーフィルタ基板と、このカラーフィル
タ基板上に形成されて光電変換素子との間に所定の間隔
をあけて設けられ、光源からの反射光により被読み取り
面上の原稿を複数の色光成分に分解するカラーフィルタ
とを有するカラーイメージセンサである。

【００３４】これにより、カラーフィルタと光電変換素
子とが別体とされ、それぞれ別々に作製して配置されて
いるので、カラーイメージセンサの製造過程で光電変換
素子とカラーフィルタが互いに影響しあうことがなく、
光電変換素子の損傷やカラーフィルタの損傷が未然に防
止されて、カラーイメージセンサの製造歩留まりが向上
するという作用を有する。併せて、カラーイメージセン
サを容易に作製できるという作用を有する。また、カラ
ーフィルタを光電変換素子に接近させて配置しているた
めに光学レンズの焦点位置付近にカラーフィルタが位置
することになるので、カラーフィルタと光電変換素子の
間の空間での散乱によるカラー原稿からの光の損失がほ
とんどなく、カラー原稿の読み取り能力が良好となると
いう作用を有する。

【００３５】本発明の請求項２に記載の発明は、筐体
と、この筺体内に取り付けられて画像が位置する被読み
取り面に光を照射する光源と、被読み取り面に表面が一
致するようにして筐体に取り付けられた透明板と、被読
み取り面上の画像を撮像する光学レンズと、被読み取り
面上の画像の光学レンズによる結像位置に配置された複
数の光電変換素子と、被読み取り面の近傍となるように
して透明板の裏面側に配置され、光源からの反射光によ
り被読み取り面上の原稿を複数の色光成分に分解するカ
ラーフィルタとを有するカラーイメージセンサである。

【００３６】これにより、カラーフィルタと光電変換素
子とが別々に作製して配置されているので、カラーイメ
ージセンサの製造過程で光電変換素子とカラーフィルタ
が互いに影響しあうことがなく、光電変換素子の損傷や
カラーフィルタの損傷が未然に防止されて、カラーイメ
ージセンサの製造歩留まりが向上するという作用を有す
る。また、カラーイメージセンサを容易に作製できると
いう作用を有する。さらに、カラーフィルタを被読み取
り面の近傍に配置しているので、光学レンズの焦点位置
付近にカラーフィルタが位置することになり、カラーフ
ィルタにより色分解された被読み取り面上の画像の各色
光成分が互いに干渉せず、カラー原稿の読み取り能力が
良好となるという作用を有する 本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発
明において、波長の長い色光成分を有する着色フィルタ
ほど光学レンズからの距離が遠くなるように光学レンズ
を傾斜配置したカラーイメージセンサである。

【００３７】これにより、カラーフィルタにより色分解
された被読み取り面上の画像からの色光成分が光学レン
ズに入射するまでの光路長を、波長の長い色光成分ほど
長く、波長の短い色光成分ほど短くでき、各色光成分の
色収差を改善できるという作用を有する。

【００３８】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１、２または３記載の発明において、カラーフィルタ
を、顔料と電着樹脂とを用いて電着法により作製したカ
ラーイメージセンサである。

【００３９】これにより、精度のよいカラーイメージセ
ンサを安価且つ容易に作製できるという作用を有する。

【００４０】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１、２、３または４記載の発明において、カラーフィル
タを、被読み取り面上の画像を複数の色光成分に分解す
る複数の着色フィルタと、着色フィルタの周囲に形成さ
れた遮光膜とにより構成したカラーイメージセンサであ
る。

【００４１】これにより、各着色フィルタの周囲におけ
る光源およびカラー原稿からの散乱光の入射が抑制され
て色分解された各色光の色純度の低下が防止され、カラ
ー原稿の読み取り能力が向上するという作用を有する。

【００４２】本発明の請求項６に記載の発明は、画像が
位置する被読み取り面に光を照射する光源、および被読
み取り面上の画像を撮像する光学レンズが取り付けられ
た筐体を用意する工程と、光源からの反射光により被読
み取り面上の原稿を複数の色光成分に分解するカラーフ
ィルタが配置された透明板を用意する工程と、複数の光
電変換素子が配置された配線基板を用意する工程と、光
学レンズと光電変換素子との間にハーフミラーを挿入し
てこれに筺体の外側から外部参照光を照射し、ハーフミ
ラーで反射された外部参照光と光学レンズの光軸とが平
行になるようハーフミラーの位置を調節する工程と、ハ
ーフミラーに反射された外部参照光の光学レンズによる
像に沿ってカラーフィルタの位置を調整して透明板を筐
体に取り付ける工程と、外部参照光のカラーフィルタに
より着色された像に沿って光電変換素子の位置を調整し
て配線基板を筐体に取り付ける工程とを有するカラーイ
メージセンサの製造方法である。

【００４３】これにより、カラーフィルタと光電変換素
子とを、光学レンズの作る実際の光軸を視認してながら
筐体に取り付けているので、光学レンズ、カラーフィル
タおよび光電変換素子の位置合わせ精度を格段に向上さ
せることができるという作用を有する。

【００４４】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図８を用いて説明する。なお、これらの図面におい
て同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複
した説明は省略されている。

【００４５】（実施の形態１）図１は本実施の形態１に
おけるカラーイメージセンサの断面図、図２（ａ）は図
１のカラーイメージセンサにおけるカラーフィルタおよ
び光電変換素子の周辺部を示す部分拡大図であり、
（ｂ）は（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿った断面図である。

【００４６】図示するカラーイメージセンサ１１は、ア
ルミ等のフレームからなる筺体７内に設置された光源１
から照射された光の光路上に、透明板２、光学レンズ
３、カラーフィルタ４、光電変換素子５が、所定の位置
関係となるように固定されて順次配列されている。

【００４７】光源１は、蛍光灯、もしくは青、緑、赤三
色のＬＥＤからなる白色光源であり、筐体７の表面に取
り付けられた透明板２を透過して主走査方向８の斜め前
方よりカラー原稿上に光を照射するように設置されてい
る。光学レンズ３は、円筒状で半径方向に屈折率分布を
持ち、等倍正立像を結ぶロッドレンズを、主走査方向８
と直交する方向に一列に並べたロッドレンズアレイであ
る（図９（ａ）参照）。

【００４８】透明板２は可視光域の波長の光の透過率が
高いガラス等からなり、その外側面が光学レンズ３の一
方の焦点位置にくるよう配置されている。したがって、
透明板２の表面である被読み取り面にカラー原稿（画
像）を密着させると、カラー原稿は光学レンズ３の焦点
に位置される。そして、このような透明板２および光学
レンズ３により、カラー原稿からの反射光は、該光学レ
ンズ３と同一光路上に配置されたフォトトランジスタで
ある光電変換素子５上に導かれる。なお、被読み取り対
象となる画像はカラーである必要はなく、モノクロであ
ってもよい。

【００４９】光学レンズ３の透明板２と反対側の焦点位
置において光学レンズ３に対応して一列に配置されたこ
の光電変換素子５と光学レンズ３との間には、ガラス等
からなる透明なカラーフィルタ基板９上に形成されたカ
ラーフィルタ４が光電変換素子５に接近して配置されて
いる。そして、カラーフィルタ基板９は、筺体７内に固
定された支持台１０により支持されている。

【００５０】このように、カラーフィルタ４を光電変換
素子５に接近して配置することにより、カラーフィルタ
４と光電変換素子５との空間での散乱によるカラー原稿
からの光の損失はほとんどなくなる。また、カラーフィ
ルタ４は光学レンズ３の焦点位置付近に位置することに
なってカラーフィルタ４により色分解された被読み取り
面上の画像の各色光成分の相互干渉が防止される。これ
により、良好なカラー原稿の読み取り能力が維持されて
いる。

【００５１】カラーフィルタ４および光電変換素子５の
周辺部の詳細な構造を、図２を用いて説明する。ここ
で、図２（ａ）は図１のカラーイメージセンサにおける
カラーフィルタおよび光電変換素子の周辺部を示す部分
拡大図、（ｂ）は（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿った断面図
である。

【００５２】図２（ａ）に示すように、光電変換素子５
は主走査方向８と直交する方向において、青色用光電変
換素子５ａ、緑色用光電変換素子５ｂおよび赤色用光電
変換素子５ｃの各色光に対応した画素が一画素ずつ順次
配列された一列の配列構造となっており、青、緑、赤各
一個ずつの計三画素で、モノクロームのイメージセンサ
でみた場合の一画素に対応している。

【００５３】このような光電変換素子５は配線基板６上
に搭載され、ワイヤ２２を介して配線基板６と電気的に
接続されている。

【００５４】そして、カラーフィルタ４は、光電変換素
子５に対応して一画素ずつ順次配列された着色フィルタ
である青色フィルタ４ａ、緑色フィルタ４ｂ、赤色フィ
ルタ４ｃの三色のフィルタと、これらのフィルタ４ａ，
４ｂ，４ｃの周囲に配置された黒色の遮光膜４ｄとから
なる構造となっている。青色フィルタ４ａ、緑色フィル
タ４ｂ、赤色フィルタ４ｃはそれぞれ青、緑、赤の単色
光成分のみを透過するようになっており、その色濃度も
しくは厚みを異ならせて、光電変換素子５の感度が全可
視光域で一定となるように設定されている。

【００５５】ここで、カラーフィルタ４は、顔料で着色
した電着樹脂を用いて電着法で作製することができる。
例えば、予めカラーフィルタ４の形状に電極がパターン
形成されているマスター基板上に、各色に着色された膜
を電着法にて成膜し、それをカラーフィルタ基板に転写
してカラーフィルタを作製するものである。この場合で
は、露光工程が不要となり、またマスター基板も繰り返
し使用することができるため、カラーフィルタ４を、精
度良く、安価且つ容易に作製することが可能になる。

【００５６】また、カラーフィルタ４は、カラーフィル
タ基板上に透明導電膜のパターンを作製し、この上に上
記と同様の電着法によって作製することもできる。この
場合では、透明導電膜のパターン形成に露光工程が必要
となるが、露光工程は一回で済むので、従来のカラーイ
メージセンサで必要であった３回の露光工程に比べ、工
程の煩雑さが軽減される。

【００５７】このように、電着法を用いれば、カラーフ
ィルタ４を、精度良く、安価且つ容易に作製できる。

【００５８】カラー原稿の読み取りは、カラー原稿を透
明板２に密着させ、このカラー原稿に向けて光源１によ
り光を照射する。すると、カラー原稿面で反射された光
は光学レンズ３に入射する。光学レンズ３を透過した光
はカラーフィルタ４で青、緑、赤の三色に色分解された
後、各色に対応した光電変換素子５の上に結像され、
青、緑、赤の色光成分に対応した強度の電気信号に変換
される。そして、この電気信号はワイヤ２２を介して配
線基板６に送出される。このようにして、カラーイメー
ジセンサ１１０を主走査方向８に移動させながらこの主
走査方向８と直交する方向に一列ずつ読み出して行くこ
とにより、カラー原稿全体が読み出される。

【００５９】このように、本実施の形態１のカラーイメ
ージセンサ１１によれば、カラーフィルタ４と光電変換
素子５とを別体とし、それぞれ別々に作製して配置して
いるので、カラーイメージセンサ１１の製造過程で光電
変換素子５とカラーフィルタ４が互いに影響しあうこと
がない。これにより、光電変換素子５の損傷やカラーフ
ィルタ４の損傷が未然に防止され、カラーイメージセン
サ１１の製造歩留まりの向上、カラーフィルタ４の色分
解能力の向上を図ることができ、さらに、カラーイメー
ジセンサ１１を容易に作製することができる。

【００６０】また、カラーフィルタ４は顔料と電着樹脂
とにより電着法で作製されているので、精度のよいカラ
ーイメージセンサ１１を安価且つ容易に作製することが
可能になる。

【００６１】さらに、カラーフィルタ４には、着色フィ
ルタである青色フィルタ４ａ、緑色フィルタ４ｂ、赤色
フィルタ４ｃの周囲に黒色の遮光膜４ｄが配置されてい
るので、各フィルタ４ａ，４ｂ，４ｃの周囲における光
源およびカラー原稿からの入射光の散乱が抑制されて色
分解された各色光の色純度の低下が防止される。これに
より、カラー原稿の読み取り能力の向上を図ることがで
きる。

【００６２】（実施の形態２）図３は本発明の実施の形
態２におけるカラーイメージセンサの断面図、図４は図
３のカラーイメージセンサに用いられたカラーフィルタ
の平面図である。

【００６３】本実施の形態のカラーイメージセンサ１１
において、カラーフィルタ４は青、緑、赤の三色のフィ
ルタ４ａ，４ｂ，４ｃと、その周囲に設置された黒色の
遮光膜４ｄより構成されている。そして、図３に示すよ
うに、このようなカラーフィルタ４は、カラー原稿が密
着される外側の透明板２と、この透明板２の内側に設け
られた補助板１２とに挟まれて配置されている。透明板
２および補助板１２は透明なガラス等より成り、従来よ
りも薄型化された透明板２を補助板１２が補強してい
る。

【００６４】光学レンズ３はロッドレンズアレイを３列
に並べた構成のものが使用されている。これは、前述の
カラーフィルタ４に対応して３列に配置された光電変換
素子５の各列にロッドレンズアレイを一列ずつ対応さ
せ、各光電変換素子列における明るさがなるべく一定に
なるよう配慮したためである。但し、光学レンズ３には
従来と同様の一列のロッドレンズアレイを用い、明るさ
がほぼ一定となる面内に光電変換素子列を配置しても構
わない。

【００６５】なお、本実施の形態２におけるカラーイメ
ージセンサ１１のその他の箇所においては、実施の形態
１におけるものとほぼ同一となっている。

【００６６】カラー原稿の読み取りは、透明板２にカラ
ー原稿を密着させて行う。先ず、光源１からの光でカラ
ー原稿を照射すると、カラー原稿で反射した光が透明板
２を透過して光学レンズ３に入射する。

【００６７】ここで、本実施の形態２においては、カラ
ー原稿からの光は、カラーフィルタ４により、光学レン
ズ３に入射される前に青、緑、赤三色の色光成分に色分
解される。また、透明板２が薄型化されているために、
カラーフィルタ４は光学レンズ３の焦点位置である透明
板２の外側面、つまり被読み取り面に非常に近い位置に
設置されている。このため、カラーフィルタ４により色
分解されたカラー原稿の色光成分は、互いに干渉するこ
となく、各色光成分に対応した光電変換素子上に結像さ
れる。したがって、本実施の形態２におけるカラーイメ
ージセンサ１１は、各色光成分の色純度が良く、カラー
原稿の読み取り能力が良好となる。

【００６８】また、カラーフィルタ４と光電変換素子５
とは別体とされてそれぞれ個別に作製、設置されている
ため、光電変換素子５とカラーフィルタ４とがカラーイ
メージセンサ１１の製造過程で互いに影響を与えること
がない。したがって、実施の形態１の場合と同様に、光
電変換素子５の損傷やカラーフィルタ４の損傷が未然に
防止され、カラーイメージセンサ１１の製造歩留まりの
向上、カラーフィルタ４の色分解能力の向上を図ること
ができ、さらに、カラーイメージセンサ１１を容易に作
製することができる。

【００６９】次に、本実施の形態２におけるカラーフィ
ルタ４の構成について、図４を用いて説明する。

【００７０】図４に示すように、カラーフィルタ４は、
それぞれストライプ状に形成された青色フィルタ４ａ、
緑色フィルタ４ｂ、赤色フィルタ４ｃという三色のフィ
ルタと、その周囲に配置された黒色の遮光膜４ｄよりな
る。遮光膜４ｄは、各色のフィルタ４ａ，４ｂ，４ｃの
周囲における光源およびカラー原稿からの入射光の散乱
が抑制され、各色のフィルタ４ａ，４ｂ，４ｃで色分解
された各色光の色純度の低下が防止される。このため、
遮光膜４ｄがない場合に比べて、カラー原稿の読み取り
能力の向上を図ることができる。

【００７１】なお、カラーフィルタ４は、例えば、本発
明の実施の形態１と同様に、顔料と電着樹脂とを用いて
透明板２上に電着法にて作製されている。これにより、
精度のよいカラーイメージセンサ１１を安価且つ容易に
作製することができる。

【００７２】ところで、照射光を青、緑、赤の三色に色
分解して光学レンズ３により撮像した場合には色収差が
でる。これは、光学レンズ３の屈折率の波長依存性が、
可視光域では、光の波長が短くなるほど大きくなるた
め、青色、緑色、赤色の順に焦点距離が長くなるためで
ある。このため、本実施の形態２においては、従来より
も焦点距離の長い光学レンズ３を使用して焦点深度を長
くし、色収差があっても同一面上にある各色用の光電変
換素子５上で焦点が合うようにしている。

【００７３】具体的には、本実施の形態２では、一辺の
長さが６０μｍの正方形の受光部を持つ光電変換素子５
に対し、レンズ径が５５０μｍ、焦点距離が従来例の約
２倍となる１８ｍｍの光学レンズ３が用いられ、色収差
が問題のない範囲内に収められている。

【００７４】また、他の色収差の改善方法として、図５
に示すように、透明板２の外側面である被読み取り面に
対して光学レンズ３を傾けて配置してもよい。図５にお
いて、光学レンズ３が傾斜配置されているため、破線で
示した光学レンズ３の光軸１３と被読み取り面と接する
透明板２の外側面とでなす角Ａは９０度以下になってい
る。そして、光学レンズ３からの距離が、より波長の長
い色光成分を有する青色フィルタ４ａ、緑色フィルタ４
ｂ、赤色フィルタ４ｃの順に遠くなるようカラーフィル
タ４が配置されている。

【００７５】光学レンズ３は青色、緑色、赤色の順に焦
点距離が長くなるため、このように光学レンズ３および
カラーフィルタ４を配置することにより、光学レンズ３
の色収差が補正されて光電変換素子５上により鮮明な像
を結ぶことができる。

【００７６】具体的にこのカラーイメージセンサ１１に
おいては、一辺が６０μｍの長さを持つ正方形の受光部
を持ち、各列の間隔が１００μｍとなるよう三列に配列
した光電変換素子５に対し、レンズ径が５５０μｍ、焦
点距離が１０ｍｍである従来と同様の光学レンズ３を用
いて角度Ａを７０度に設定することにより、色収差は問
題ない範囲内に収められている。

【００７７】（実施の形態３）図６は本発明の実施の形
態３におけるカラーイメージセンサの製造方法第一工程
で得られる中間物を示す断面図、図７は本実施の形態に
おけるカラーイメージセンサの製造方法第二工程で使用
される治具を示す斜視図、図８は本実施の形態３による
カラーイメージセンサの製造方法第二工程を示す断面図
である。なお、後述する治具挿通孔２０を除き、本実施
の形態におけるカラーイメージセンサの構造は実施の形
態２に示すものとほぼ同一となっている。

【００７８】図６において、カラーイメージセンサの筺
体７には、斜めに開設された凹部の底部に光源取付部２
３が形成されている。また、図８に示す透明板２の取付
部と配線基板６の取付部とを結ぶようにして開設された
貫通孔の途中には光学レンズ取付部２５が形成されてい
る。さらに、筐体７の外壁から配線基板６の取付部に貫
通して治具挿通孔２０が形成されている。

【００７９】この実施の形態３によるカラーイメージセ
ンサの製造方法は、先ず、第一工程として、図６に示す
ように、筺体７内の光源取付部２３に光源１を、光学レ
ンズ取付部２５に光学レンズ３を、それぞれ取り付け
る。これにより、光源１と光学レンズ３は筐体７の所定
位置に位置規制されて取り付けられる。

【００８０】次に、第二工程として、図８に示すよう
に、補助板１２との間にカラーフィルタ４が密着された
透明板２を、補助板１２が内側になるようにして筐体７
の所定位置に取り付ける。また、透明板２と反対側に、
光電変換素子５の取り付けられた配線基板６を取り付け
る。

【００８１】ここで、本実施の形態３によるカラーイメ
ージセンサの製造にあっては、図７に示す治具１８を用
いて、透明板２に取り付けられたカラーフィルタ４に対
する光電変換素子５の位置規制を行う。光学部品調整用
の治具１８は、図７に示すように、外部参照光用光源１
７を有しており、この外部参照光用光源１７から照射さ
れた光をスリット１５を通してハーフミラー１４へと導
くために、光ケーブル１６が取り付けられている。そし
て、スリット１５からハーフミラー１４までの距離は、
図８におけるハーフミラー１４から光学レンズ３の焦点
位置までの距離に等しく、また、スリット１５の長さは
カラーフィルタ４の幅と同じ長さになっている。なお、
ハーフミラー１４は、外部参照光用光源１７とスリット
１５を結ぶ軸とでなす角が４５度になるよう配置されて
いる。

【００８２】第二工程では、先ず、治具１８を治具挿通
孔２０に沿って光学レンズ３の光軸上に挿入し、外部参
照光用光源１７を点灯させて、ハーフミラー１４と光学
レンズ３の光軸とのなす角が４５度になるよう治具１８
の位置を調節する。

【００８３】この状態での外部参照光の光路を図８中に
破線で示す。外部参照光は、光学レンズ３の光軸上に入
射されるが、スリット１５が光学レンズ３の焦点に位置
するため、カラー原稿面となる透明板２の外側面位置に
は、スリット１５の像１９ａが結像される。スリット１
５の長さはカラーフィルタ４の幅と同じ長さであるの
で、筺体７を透明板２の側から見て前記スリットの像１
９ａ内にカラーフィルタ４が収まるように、透明板２の
位置を調節してこれを筺体７に固定する。

【００８４】次に、光電変換素子５の側から筺体７を見
ると、カラーフィルタ４で反射された戻りの外部参照光
が再度光学レンズ３に入射され、光電変換素子５の配置
位置にスリット１５の像１９ｂが結像される。スリット
の像１９ｂは、カラーフィルタ４により青、緑、赤の三
色に着色されているので、３列に並んだ光電変換素子５
が各々対応する各色の像内に収まるように配線基板６の
位置を調節してこれを筺体７に固定する。

【００８５】最後に、治具１８を筺体７から抜き出して
治具挿通孔２０を光学的に遮蔽し、カラーイメージセン
サが完成する。

【００８６】このように、本実施の形態３のカラーイメ
ージセンサの製造方法によれば、カラーフィルタ４と光
電変換素子５とを、治具１８により各々光学レンズ３の
作る実際の像を確認しながら位置規制した上で筐体７に
取り付けているので、光学レンズ３、カラーフィルタ４
および光電変換素子５をそれぞれ独立に位置規制して取
り付けた場合に比べて、位置規制の精度を格段に向上さ
せることができる。

【００８７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、カラー
フィルタと光電変換素子とをそれぞれ別々に作製して配
置しているので、カラーイメージセンサの製造過程で光
電変換素子とカラーフィルタが互いに影響しあうことが
なく、光電変換素子の損傷やカラーフィルタの損傷が未
然に防止されるという有効な効果が得られる。これによ
り、カラーイメージセンサの製造歩留まりが向上して生
産性が良好になる。

【００８８】また、カラーフィルタと光電変換素子とを
それぞれ別々に作製しているので、カラーイメージセン
サを容易に作製することができるという有効な効果が得
られる。

【００８９】カラーフィルタを光電変換素子に接近させ
て、あるいは被読み取り面の近傍に配置しているので、
光学レンズの焦点位置付近にカラーフィルタが位置する
ことになり、カラーフィルタと光電変換素子の間の空間
での散乱によるカラー原稿からの光の損失がほとんどな
く、あるいはカラーフィルタにより色分解された被読み
取り面上の画像の各色光成分が互いに干渉することな
く、カラー原稿の読み取り能力が良好になるという有効
な効果が得られる。

【００９０】波長の長い色光成分を有する着色フィルタ
ほど光学レンズからの距離が遠くなるように光学レンズ
を傾斜配置すれば、カラーフィルタにより色分解された
被読み取り面上の画像からの色光成分が光学レンズに入
射するまでの光路長を、波長の長い色光成分ほど長くで
きるので、各色光成分の色収差を改善できるという有効
な効果が得られる。

【００９１】カラーフィルタを、顔料と電着樹脂とを用
いて電着法により作製すれば、高価な露光装置を使用す
ることなく、マスター基板も繰り返し使用できるため、
精度のよいカラーイメージセンサを安価且つ容易に作製
できるという有効な効果が得られる。

【００９２】カラーフィルタを、被読み取り面上の画像
を複数の色光成分に分解する複数の着色フィルタと、こ
の着色フィルタの周囲に形成された遮光膜とにより構成
すれば、各着色フィルタの周囲における光源およびカラ
ー原稿からの入射光の散乱が抑制されて色分解された各
色光の色純度の低下が防止されるので、カラー原稿の読
み取り能力が向上するという有効な効果が得られる。

【００９３】カラーフィルタと光電変換素子とを、光学
レンズの作る実際の光軸を視認してながら筐体に取り付
けているので、光学レンズ、カラーフィルタおよび光電
変換素子の位置合わせ精度を格段に向上させることがで
きるという有効な効果が得られる。これにより、各光電
変換素子からの出力のばらつきが抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるカラーイメージ
センサの断面図

【図２】（ａ）は図１のカラーイメージセンサにおける
カラーフィルタおよび光電変換素子の周辺部を示す部分
拡大図 （ｂ）は（ａ）の２ｂ−２ｂ線に沿った断面図

【図３】本発明の実施の形態２におけるカラーイメージ
センサの断面図

【図４】図３のカラーイメージセンサに用いられたカラ
ーフィルタの平面図

【図５】本発明の実施の形態２におけるカラーイメージ
センサの変形例を示す断面図

【図６】本発明の実施の形態３におけるカラーイメージ
センサの製造方法の第一工程で得られる中間物を示す断
面図

【図７】本発明の実施の形態３におけるカラーイメージ
センサの製造方法の第二工程で使用される治具を示す斜
視図

【図８】本発明の実施の形態３におけるカラーイメージ
センサの製造方法の第二工程を示す断面図

【図９】（ａ）は従来のカラーイメージセンサの斜視図 （ｂ）は（ａ）の９ｂ−９ｂ線に沿った断面図

【図１０】（ａ）は図９のカラーイメージセンサにおけ
るカラーフィルタおよび光電変換素子の周辺部を示す部
分拡大図 （ｂ）は（ａ）の１０ｂ−１０ｂ線に沿った断面図

【図１１】従来のカラーイメージセンサの筐体を示す要
部断面図

【符号の説明】

１ 光源 ２ 透明板 ３ 光学レンズ ４ カラーフィルタ ４ａ 青色フィルタ（着色フィルタ） ４ｂ 緑色フィルタ（着色フィルタ） ４ｃ 赤色フィルタ（着色フィルタ） ４ｄ 遮光膜 ５ 光電変換素子 ６ 配線基板 ７ 筺体 ９ カラーフィルタ基板 １０ 支持台 １１ カラーイメージセンサ １３ 光軸 １４ ハーフミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 晃治 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筐体と、 前記筺体内に取り付けられ、画像が位置する被読み取り
   面に光を照射する光源と、 前記被読み取り面に表面が一致するようにして前記筐体
   に取り付けられた透明板と、 前記被読み取り面上の前記画像を撮像する光学レンズ
   と、 前記被読み取り面上の前記画像の前記光学レンズによる
   結像位置に配置された複数の光電変換素子と、 前記光学レンズと前記光電変換素子との間に配置され、
   支持台によって前記筐体内に取り付けられた透明のカラ
   ーフィルタ基板と、 前記カラーフィルタ基板上に形成されて前記光電変換素
   子との間に所定の間隔をあけて設けられ、前記光源から
   の反射光により前記被読み取り面上の原稿を複数の色光
   成分に分解するカラーフィルタとを有することを特徴と
   するカラーイメージセンサ。
2. 【請求項２】筐体と、 前記筺体内に取り付けられ、画像が位置する被読み取り
   面に光を照射する光源と、 前記被読み取り面に表面が一致するようにして前記筐体
   に取り付けられた透明板と、 前記被読み取り面上の前記画像を撮像する光学レンズ
   と、 前記被読み取り面上の前記画像の前記光学レンズによる
   結像位置に配置された複数の光電変換素子と、 前記被読み取り面の近傍となるようにして前記透明板の
   裏面側に配置され、前記光源からの反射光により前記被
   読み取り面上の原稿を複数の色光成分に分解するカラー
   フィルタとを有することを特徴とするカラーイメージセ
   ンサ。
3. 【請求項３】前記カラーフィルタを構成する複数の前記
   着色フィルタは、波長の長い色光成分を有する前記着色
   フィルタほど前記光学レンズからの距離が遠くなるよう
   に前記光学レンズが傾斜配置されていることを特徴とす
   る請求項２記載のカラーイメージセンサ。
4. 【請求項４】前記カラーフィルタは、顔料と電着樹脂と
   を用いて電着法により作製されていることを特徴とする
   請求項１、２または３記載のカラーイメージセンサ。
5. 【請求項５】前記カラーフィルタは、前記被読み取り面
   上の画像を複数の色光成分に分解する複数の着色フィル
   タと、前記着色フィルタの周囲に形成された遮光膜とに
   より構成されていることを特徴とする請求項１、２、３
   または４記載のカラーイメージセンサ。
6. 【請求項６】画像が位置する被読み取り面に光を照射す
   る光源、および前記被読み取り面上の前記画像を撮像す
   る光学レンズが取り付けられた筐体を用意する工程と、 前記光源からの反射光により前記被読み取り面上の原稿
   を複数の色光成分に分解するカラーフィルタが配置され
   た透明板を用意する工程と、 複数の光電変換素子が配置された配線基板を用意する工
   程と、 前記光学レンズと前記光電変換素子との間にハーフミラ
   ーを挿入してこれに前記筺体の外側から外部参照光を照
   射し、前記ハーフミラーで反射された前記外部参照光と
   前記光学レンズの光軸とが平行になるよう前記ハーフミ
   ラーの位置を調節する工程と、 前記ハーフミラーに反射された前記外部参照光の前記光
   学レンズによる像に沿って前記カラーフィルタの位置を
   調整して前記透明板を前記筐体に取り付ける工程と、 前記外部参照光の前記カラーフィルタにより着色された
   像に沿って前記光電変換素子の位置を調整して前記配線
   基板を前記筐体に取り付ける工程とを有することを特徴
   とするカラーイメージセンサの製造方法。