JPH053946B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は投影された画像を光電変換するリニ
アイメージセンサに関し、特に出力画像にゴース
トが発生するのを防止したリニアイメージセンサ
に関するものである。

〔発明の背景〕

第１３図は従来のリニアイメージセンサを示す
断面図、第１４図は第１３図に示すリニアイメー
ジセンサの光入力情報入射側から見た正面図であ
る。図において、１はセラミツクパツケージ、２
はウインドガラスすなわち透明板状部材で、セラ
ミツクパツケージ１に収納される後述の画素列３
の素子面などを保護するものである。３は画素列
で、セラミツクパツケージ１の凹部中央に直線状
に配列された光電変換素子からなる受光領域を構
成している。４ａ，４ｂは蓄積電極で、画素列３
の両側に平行に配置され、画素列３と蓄積電極４
ａ，４ｂとは交互にボンデイングワイヤによつて
接続されている。そして、画素列３によつて光電
変換された電気信号つまり受光情報は蓄積電極４
ａ，４ｂを備えた蓄積領域に一度蓄積され、シフ
トレジスタなどの読み出し領域から順次読み出さ
れる。

上記のような構造の従来のイメージセンサは電
極４ａ，４ｂの部分が鏡面に近い光反射面となつ
ている。そこで、ある方向からある角度を持つた
光ａがウインドガラス２を介して入射すると電極
４ｂの表面で反射し反射光a₁となり、それがウイ
ンドガラス２の下面２ｂで再反射し２回反射光a₂
となつて画素列３に到達してしまう。そうなると
入射光ａの２回反射光a₂と直接入射光ｂとの合成
したレベルが光ｂの情報として出力されることに
なる。ただし、２回反射光a₂の強さはガラス当面
の反射であるから直接入射光ａの４％程度にすぎ
ない。よつて入射光ｂと入射光ａの強さが同じで
あればｂとa₂の合成値はｂの４％増にしかならな
い。そこで実際に問題となるのは入射光ａが強大
で入射光ｂが微少あるいは０の時に、例えばコン
トラスト大の絵の時に、本来０又は０に近いｂの
情報にa₂が加わるため、出力として出てしまうの
である。つまり、直接投影光で生じた絵から少し
ずれた位置に薄く同じ絵が出てしまうというゴー
スト現象が起こる。リニアイメージセンサを使用
した画像処理装置が入力信号を２値化して使用す
るものであれば２回反射光a₂による信号レベル自
体小さいので影響が出ないこともあるが、階調を
再現する装置においては数％の信号でも出力面に
表現されてしまう。したがつて、装置にゴースト
を防止する手段を設けなればならない。

階調を再現する装置として、例えば35mm写真フ
イルム（ポジまたはネガ）からダイレクトに画像
を電送する「ダイレクト電送装置」があるが、こ
の装置により階調を持つ透過原稿を入力する際ゴ
ーストが発生しないようにするには、リニアイメ
ージセンサをスキヤンさせると同時に、光源にス
リツトをかぶせたスリツト光源を移動させるとい
う複雑な構造のものとしなければならない。

以上のように、従来のリニアイメージセンサは
画素列周辺つまり受光領域周辺に高反射率の光反
射領域を配置しているため、出力にゴーストを生
じ原画に対して忠実な出力画像を再現出来ない欠
点があつた。

なお、この欠点は専ら線状のセンサ（ラインセ
ンサ、リニアセンサ）に限られる。なぜならば、
面センサの場合電極は受光面周辺付近に設けられ
るため、その影響は受光面の周辺付近に限られ、
全体の画質に大きく影響を及ぼすものでないので
あまり問題にならないからである。

〔発明の目的〕

この発明は上記のような欠点を解決するために
なされたもので、光反射領域へ照射される光源を
遮光することにより、ゴーストの生じない、原画
を忠実に再現することが出来るリニアイメージセ
ンサを得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明は光反射領域に照射される光線を遮光
するマスクを透明板状部材に設けることにより、
リニアイメージセンサにとつて有害な反射をなく
し、ゴースト現象の発生を防止すると共に、前記
マスクの取付位置の誤差等によつて光反射領域に
照射される光線を完全に遮光できない場合や有効
光束がマスクで遮光される場合に、リニアイメー
ジセンサの画素が配列された基板と透明板状部材
を光軸に対して傾斜させることによつて、ゴース
トの発生位置を視覚的に目立たない位置に変えた
り、有効光束の遮光を回避することを技術的要点
としている。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す正面図、第
２図は第１図の断面図、第３図はリニアイメージ
センサを用いた画像処理装置の要素の配置を示し
た上面図、第４図、第５図及び第６図はこの発明
の原理を説明するための説明図、第７図はマスク
の貼付け位置とゴースト現象との関係を示す第１
の説明図、第８図は第７図に示すリニアイメージ
センサを傾けた状態を示す説明図、第９図は第３
図に示す画像処理装置に入力された透過原稿の情
報の出力画像を示し第７図と対応させた説明図、
第１０図は同じく出力画像を示し第８図と対応さ
せた説明図、第１１図はマスクの貼付け位置とゴ
ースト現象との関係を示す第２の説明図、第１２
図は第１１図に示すリニアイメージセンサを傾け
た状態を示す説明図である。

第１図及び第２図において、５はスリツト５ａ
を有するマスクで、ウインドガラス２の上面２ａ
に貼付けてある。このマスク５がゴースト現象を
起こす入射光線を遮光する役割を果すもので、以
下詳細に説明するように、このマスク５により蓄
積電極４ａ，４ｂに入射する光線がなくなるか
ら、ウインドガラスで再反射する光線も発生しな
い。従つて、ゴースト発生が防止される。

第３図はこのリニアイメージセンサを使つた画
像処理装置として、例えば35mm写真フイルム（ポ
ジまたはネガ）からダイレクトに画像を電送する
「ダイレクト電送装置」の要素の配置を示した上
面図である。第３図において、６は光源である照
明用のランプ、７は数枚のレンズから構成された
投光レンズ群、８は透過原稿、９は数枚のレンズ
から構成された投影レンズ群、１０は投影領域
で、この投影領域１０をリニアイメージセンサ１
１でスキヤンさせる。

この画像処理装置により階調を持つ透過原稿８
を入力する際は、投光レンズ群７と投影レンズ群
９との間に原稿８を挿入し、そしてランプ６の照
明光を投光レンズ群７により原稿８に一様に照射
して、原稿８からの透過光を投影レンズ群９によ
り投影領域１０に投影する。そして、リニアイメ
ージセンサ１１を投影領域１０に沿つてスキヤン
させると原稿８の画像情報が電気信号に変換され
る。

次に、この発明の原理について説明する。第４
図において、１２ａ，１２ｂはゴースト現象を起
こす入射光域を示したものである。この入射光域
１２ａ，１２ｂは、前記理由により蓄積電極（以
下電極と略記する）４ａ，４ｂへの入射光に限定
され、その境界の入射光線１２ｃ，１２ｄ及び１
２ｅ，１２ｆは光の反射側から、画素列３からウ
インドガラス（以下ガラスと略記する）下面２ｂ
までの距離h₁及び画素列３から電極４ａ，４ｂま
での距離１４ａ，１４ｃ及び１４ｂ，１４ｄを知
る事により得られる。

従って、ゴースト現象をなくす為にはゴースト
現象を起こす入射光域１２ａ，１２ｂを遮光する
マスク５を設ければよい。ところで、第３図に示
すようにリニアイメージセンサ１１は、投影領域
１０をスキヤンしていくが、スキヤンニング全域
を通して画像入力に必要な透過光の入射光域は、
ある範囲１３（第４図）に限定される。従つて、
ゴースト現象を起こす入射光１２ａ，１２ｂを遮
光する際には、この有効入射域１３を遮光しない
ようにしなければならない。この遮光は第３図で
照明用光源６と透過原稿８の中間、あるいは投影
光学系９とリニアイメージセンサ１１の中間で行
なえるが、前者の場合透過原稿８への照明範囲が
広く照明用光源６が固定されている場合は不適当
である。また後者の場合、第４図からわかるよう
にガラス２から、透過原稿８方向に離れるにした
がい、有効入射域１３とゴーストを起こす入射光
域１２ａ，１２ｂが重なり有効入射域１３内に入
つていく。従つて、有効入射域１３を遮光するこ
となくゴースト現象を起こす入射光域１２ａ，１
２ｂを遮光する為には、ガラス上面２ａにできる
だけ近い場所で、行なわなければならない。すな
わち、第２図に示すようにガラス上面２ａで遮光
を行なうのが最もよいことになる。

ところでこのマスク５を貼る場合、画素面３か
らガラス下面２ｂまでの距離（以下、ガラス高と
呼ぶことにする。）により、その貼付け精度が異
なつてくる。第５図、第６図は第４図と同様にゴ
ースト現象を起こす入射光域を１５ａ，１５ｂ及
び１６ａ，１６ｂで示したものである。第５図に
おいてガラス高h₂は第４図におけるガラス高h₁に
比べ高くなつておりその結果、ゴースト現象を起
こす入射光域１５ａ，１５ｂは第４図の場合に比
べ光軸１７方向に移動する。これによりガラス上
面２ａ上で、有効入射光域１３とゴースト現象を
起こす入射光域１５ａ，１５ｂが近接する事にな
り、マスク５の貼付け精度が要求されることにな
る。また逆に第６図のようにガラス高h₃が第４図
の場合のガラスh₁に比べ低くなると、ゴースト現
象を起こす入射光１６ａ，１６ｂは第４図の１２
ａ，１２ｂに比べ光軸から離れていく方向に光域
を変化させる。この結果、ガラス上面２ａで有効
入射光域１３とゴースト現象を起こす入射光域１
６ａ，１６ｂが離れる為、マスク５の貼付け精度
を厳しく要求する事もなく、有効入射光域１３を
遮光する事故も減る。ガラス高が低いほどマスク
貼付け精度が要求されなくなり、又、ゴースト現
象を起こす入射光域が光軸１７方向から離れてい
くので、この範囲に光線が入射される確率は低く
なり、従つて、ガラス高は低い方が有利である。

尚、ガラス高が低いと条件によつてはマスク５
が必要でない場合も出てくるがガラス高が低くて
マスクを必要としないものについては後述する。

次に、マスク５の貼付け位置とゴースト現象と
の関係について説明する。

第７図はマスク５１をリニアイメージセンサの
ガラス上面２ａに貼りつけた状態を示す図であ
る。この例ではマスク５１のスリツト巾の中心軸
１８ａと光軸１７が一致せず、e₁だけずれて貼ら
れており、ゴースト現象を起こす入射光域を、す
べて遮光していない。マスク５はそのスリツト巾
の中心軸１８ａと光軸１７を一致させて、貼りつ
ける事が理想であるが、実際の作業では程度の差
こそあれ、この例のように貼られるケースが多
い。図の如く、ゴースト現象を起こす入射光域内
に、ある角度を持つた光ｃ，ｄが、リニアイメー
ジセンサに入射している。光ｄはマスク５１によ
り遮光されるが、光ｃはマスク５１により遮光さ
れず反射面に到達し、前記理由により画素３に入
射され、ゴースト現象を起こす。

第８図はリニアイメージセンサを光軸１７に対
し、θ₁だけ傾けたものである。前記光ｃ、光ｄは
第７図と同様なる条件でリニアイメージセンサに
入射するが、この時光ｃ、光ｄのどちらもマスク
５１により遮光されることなく受光領域内に到達
する。しかし、この時光ｃは、ゴースト現象を起
こす入射光域１２ｂ外の光線となる為画素面３に
到達せず、従つて、光ｃによりゴースト現象は起
きない。これに対し、光ｄはゴースト現象を起こ
す入射光域１２ａ内を進む光線である為、前記理
由により、ゴースト現象を起こす。

以上のようにリニアイメージセンサを光軸１７
に対して傾斜調節可能に構成することにより、ゴ
ースト現象を起こす入射光を変えることにより、
視覚的に目立たない部分にゴーストを発生させる
如く調節することが出来る。これをさらに図をも
つて詳述する。

第９図は第３図の画像処理装置により、リニア
イメージセンサ１１を第７図のごとき状態にしコ
ントラストの高い透過原稿を入力しその情報を出
力した画像である。光ｃによるゴースト像ｆは出
力画像の中心に発生しているものとする。第１０
図は前記装置によりリニアイメージセンサ１１を
第８図のごとき状態にして、透過原稿を入力しそ
の情報を出力した画像である。光ｄによるゴース
ト像ｇは、出力画像の周辺部に発生する。これは
光ｄは、光ｃよりも外側を進む光線であり、従つ
て光ｄの持つ透過原稿の情報は、光ｃの持つそれ
に比べ外側、つまり周辺部のものであるからであ
る。このようにリニアイメージセンサを傾けるこ
とにより、ゴースト現象を起こす入射光をかえる
事が可能となり、それにより出力画像に発生する
ゴーストの位置をかえる事が可能で、中心付近で
発生しているゴースト現象を周辺部に移動させ、
目立たぬようにすることが出来る。

また、光軸１７とリニアイメージセンサの角度
θ₁が大きくなれば、光軸１７とゴースト現象を起
こす入射光域１２ａのなす角も大きくなり、同域
１２ａに光線が入射される確率も低くなり、ゴー
スト現象は起こらなくなる。

第１１図はガラス上面２ａにマスク５２を貼り
付けた状態を示す図である。マスク５２のスリツ
ト巾の中心軸１８ｂと光軸１７が一致しておらず
e₂だけずれており、有効入射域１３を一部遮光し
ている。

第１２図は第１１図のリニアイメージセンサを
θ₂だけ傾け、有効入射光域１３を遮光しないよう
にしたものである。このように、リニアイメージ
センサを光軸に対して傾ける事によりマスク５の
貼付け位置のずれを補正する事が可能である。

以上述べたように、電極４ａ，４ｂに照射され
る光線を遮光するマスク５をウインドガラス２に
貼付けたから、リニアイメージセンサにとつて有
害な反射がなくなり、ゴースト現象の発生を防止
したりリニアイメージセンサが得られる。従つ
て、上記構造のリニアイメージセンサを画像処理
装置に使用する場合、第３図に示すように光源は
固定光源とすることが出来る。

なお、上記実施例は受光領域である画素列３と
光反射領域である蓄積電極４ａ，４ｂがボンデイ
ングワイヤで接続されており、蓄積電極４ａ，４
ｂつまり蓄積領域に一度蓄積された受光情報を読
み出し転送部から順次読み出す構造のものである
が、MOS型のように受光領域と蓄積領域が同一
領域で、その両側に読み出し転送部が配置され、
受光領域以外の領域に光が照射されないように、
受光領域を除く部分をアルミニウムなどの金属膜
によつて遮光したものに実施しても全く同じ効果
が得られる。

また、光反射領域が受光領域の両側に配置され
ているので、スリツトを設けたマスクを貼付けた
が、ストリツプ状のマスクをスリツトに相当する
巾をあけて２枚貼付けてもよく、光反射領域が片
側だけに配置されたものでは１枚貼付ければよい
ことは明らかである。

さらに、マスクを貼付けるかわりに、ガラス面
に直接前記マスク形状を印刷あるいは蒸着しても
よい。

次に、ガラス高ｈが一定の条件を満足すればマ
スクが不要となる点について以下詳述する。

第１５図に於いてθ₃₀は最大入射角、は受光
部から反射面迄の距離、θ₂₀はゴーストを起こす
入射光の範囲の限界入射角であり、 θ₁₀＝π／２−θ₂₀である。

θ₃₀／２＜θ₂₀＝π／２−θ₁₀ …… ここで、θ₁₀＝tan^-12h／であるからの式は θ₃₀／２＜π／２−tan^-12h／ …… と表わされる。

ここで、tan^-12h／＝π／２−θ₃₀／２であるから
式 は 2h／＜tan（π／２−θ₃₀／２） ｈ＜／２tan（π／２−θ₃₀／２） …… 但し0°＜θ₃₀／２＜θ_c（ここでθ_cは空気→ガラス
臨界 角で約45°） 即ち、上記式の条件を満足するガラス高ｈで
ある場合はマスクは不要となる。

勿論θ₃₀／２が臨界角に達する前にセラミツクパツ ケージ１にかかれば入射光線はカツトされる。

従つて、リニアイメージセンサの有効開口半値
幅をｍとすれば第１６図より明らかな通りｍ＜
＋ｈ／tanθ₁₀である。

ここで、tanθ₁₀＝2h／であるから ∴ｍ＜＋ｈ×／2h＝３／２ …… 但し有効開口半値幅ｍを小さくしていき、有効
光束内にセラミツクパツケージ１がはいつて来て
有効光束をけつてしまう。それを防ぐには ｍ＞ｈ×tanθ₃₀／２ …… 式と式により、htanθ₃₀／２＜ｍ＜３／２…… 即ちセラミツクパツケージの寸法設計を行なう
際式を満足する如く設計すればゴーストを防ぐ
ことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば受光領
域と光反射領域とを覆う透明板状部材に、前記光
反射領域に照射される光線を遮光するマスクを設
けたから、リニアイメージセンサにとつて有害な
反射がなくなる。従つて、階調表現の必要が画像
処理装置に使用してもゴーストの発生のない忠実
な画像再現が可能となる。

また、マスクの取付位置の誤差等によつて光反
射領域に照射される光線を完全に遮光できない場
合に、リニアイメージセンサの画素が配列された
基板と透明板状部材を光軸に対して傾斜させるこ
とによつて、ゴーストの発生位置を視覚的に目立
たない位置に変えることができる。

また、マスクの取付位置の誤差等によつて本来
画素に入射すべき有効光束がマスクで遮光されて
しまう場合に、リニアイメージセンサの基板と透
明板状部材を光軸に対して傾斜させることによつ
て、有効光束の遮光を回避することができる。

さらに、色々な角度の光に対してもゴースト発
生がないため、固定光源の装置に使え、従来のよ
うにセンサのスキヤンに合わせて光源にスリツト
をかぶせたスリツト光源を移動させるという複雑
な構造を必要としないので、装置の簡素化に有効
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す正面図、第２
図は第１図の断面図、第３図はリニアイメージセ
ンサを用いた画像処理装置の要素の配置を示した
上面図、第４図、第５図及び第６図はこの発明の
原理を説明するための説明図、第７図はマスクの
貼付け位置とゴースト現象との関係を示す第１の
説明図、第８図は第７図に示すリニアイメージセ
ンサを傾けた状態を示す説明図、第９図は第３図
に示す画像処理装置に入力された透過原稿の情報
の出力画像を示し第７図と対応させた説明図、第
１０図は同じく出力画像を示し第８図と対応させ
た説明図、第１１図はマスクの貼付け位置とゴー
スト現象との関係を示す第２の説明図、第１２図
は第１１図に示すリニアイメージセンサを傾けた
状態を示す説明図、第１３図は従来のイメージセ
ンサの断面図、第１４図は従来のイメージセンサ
の光入力情報入射側から見た正面図、第１５図は
ガラス高とゴースト現象との関係を示す説明図、
第１６図は有効開口半値幅とゴースト現象との関
係を示す説明図である。 １……セラミツクパツケージ、２……ウインド
ガラス、２ａ……ウインドガラス２の上面、２ｂ
……ウインドガラス２の下面、３……画素列、４
ａ，４ｂ……蓄積電極、５，５１，５２……マス
ク、５ａ……スリツト、６……照明用ランプ、７
……投光レンズ群、８……透過原稿、９……投影
レンズ群、１０……投影領域、１１……リニアイ
メージセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学系を介して入射する光線を光電変換する
   ための画素を直線状に配列してなる受光領域と、
   光反射領域とを有する基板の表面を透明板状部材
   で覆う如く構成したリニアイメージセンサに於
   て、 前記光反射領域に照射される光線を遮光するマ
   スクを前記透明板状部材に設けると共に、前記基
   板及び透明板状部材を前記光学系の光軸に対して
   傾斜調整可能に構成したことを特徴とするリニア
   イメージセンサ。