线传感器、图像读取设备和图像形成装置的制作方法

本发明涉及包括光接收元件行并且包括多个透过部分的线传感器(linesensor)，光接收元件行包括在第一方向上部署的多个光接收元件，多个透过部分与多个光接收元件对应地部署；并且本发明涉及线传感器适用的图像读取设备和图像形成装置。

背景技术：

作为复印机或多功能打印机的原稿读取设备的彩色原稿读取手段，使用包括对光接收元件应用的r(红色)、g(绿色)和b(蓝色)滤色器(colorfilter)的图像传感器的彩色原稿读取手段是已知的。作为图像传感器，ccd(电荷耦合器件)图像传感器和cmos(互补金属氧化物半导体)图像传感器是可用的。

在读取原稿时，通过使用用于读取原稿的光源来用光照射原稿，并且由原稿反射的光被图像传感器中的光接收元件接收。

图像传感器中的一行光接收元件在主扫描方向上对于期望数量的像素部署，并且三行光接收元件在副扫描方向上部署成彼此隔开期望的间隔。主扫描方向是光接收元件在一行中并排部署的方向，副扫描方向是与主扫描方向正交的方向。

r、g和b滤色器各自仅透过具有与其颜色对应的波长的光。r、g和b滤色器将从原稿反射的光分解成与其颜色对应的光。光接收元件各自接收与其颜色对应的光，并且使得能够读取彩色图像(专利文献1)。

作为主扫描方向上的滤色器的布置，其中r、g和b滤色器在光接收元件行的主扫描方向周期性地部署的布置也是已知的(专利文献2)。

引用列表

专利文献

ptl1：日本专利特开no.11-69083

ptl2：日本专利特开no.8-116402

技术实现要素：

技术问题

图25是用于描述其中r、g和b滤色器如ptl2中那样在主扫描方向上周期性地部署的图像传感器的问题的图。表示是光接收元件的光电二极管的标号20后面以及表示滤色器的标号30后面的字母r、g和b表示与光电二极管和滤色器对应的颜色。当它们一般地独立于对应的颜色被描述时，省略符号r、g和b(这将在下面应用)。

依赖于读取单元的结构，入射到光电二极管20上的光的入射角度可能相对于光接收元件表面倾斜。当入射光倾斜时，发生称为“颜色混合”的问题。当透过不同于与光接收元件对应的滤色器30的滤色器30传播的光入射到光接收元件时，发生“颜色混合”。如图25中所示，用于接收绿色光的光电二极管20g不仅接收已经透过绿色滤色器30g的光l1，而且接收已经透过与其相邻的蓝色滤色器30b的光l2。因此，光电二极管20g接收绿光和蓝光。因此，读取具有与本身图像的色调不同的色调的图像。这种现象被称为“颜色混合”。

本发明是为了克服上述问题而做出的。本发明的目的是提供能够抑制“颜色混合”的线传感器以及使用该线传感器的图像读取设备和图像形成装置。

对问题的解决方案

为此，本发明提供了包括光接收元件行和多个透过部分的线传感器，各光接收元件行包括在第一方向上部署的多个光接收元件，所述多个透过部分与所述多个光接收元件对应地部署。所述多个透过部分包括透过具有第一波长的光的第一透过部分和透过具有与第一波长不同的波长的光的第二透过部分。部署在第一方向上的多个光接收元件包括与第一透过部分对应的第一光接收元件和与第二透过部分对应的第二光接收元件，各第二光接收元件被朝着对应的一个光接收元件行的中心部署从而与对应的一个第一光接收元件相邻。各第一透过部分的中心朝着对应的一个光接收元件行的中心的方向从对应的一个第一光接收元件的中心移位。

发明的有益效果

根据本发明，能够提供能够抑制“颜色混合”的线传感器以及使用该线传感器的图像读取设备和图像形成装置。

附图说明

图1是根据第一实施例的原稿读取设备100的内部结构的截面图。

图2的(a)图示了在对应的光接收元件行处的滤色器的布置。图2的(b)是图2的(a)中第3排的左端部分的三个像素(即，g像素、b像素和r像素)的平面图。图2的(c)是图2的(b)中x处的位置的截面图。

图3是根据第一实施例的cmos传感器的等效电路图。

图4是根据第一实施例的原稿读取设备的控制单元的结构的框图。

图5是根据第一实施例的cpu的控制流程图。

图6是当从原稿反射的光入射到光学缩小系统中的cmos传感器时的光学路径的示意图。

图7是用于描述滤色器和微透镜的移位量的图。

图8是用于描述滤色器的位置与光接收元件行的中心部分、左端部分和右端部分处的光电二极管的位置之间的关系的图。

图9的(a)是在主扫描方向上部署栅极电极的说明图。图9的(b)是图9的(a)中x处的位置的截面图。

图10的(a)图示了比较例中滤色器的位置与微透镜的位置之间的关系(左端)。图10的(b)是图10的(a)中x处的位置的截面图。图10的(c)图示了比较例中滤色器的位置与微透镜的位置之间的关系(靠近中心)。图10的(d)是图10的(a)中x处的位置的截面图。

图11是用于描述相邻微透镜的部署之间的关系的图。

图12是用于描述相邻微透镜的部署之间的关系的图。

图13的(a)图示了根据第二实施例的椭圆形微透镜。图13的(b)图示了完全圆形微透镜。

图14是用于描述入射光的多重交互的图。

图15是当每个微透镜的中心从其对应的光电二极管的中心移位并且每个滤色器的中心不从其对应的光电二极管的中心移位时的说明图。

图16是用于描述根据第三实施例的滤色器、微透镜和光电二极管的位置之间的关系的图。

图17是用于描述根据第三实施例的与多排的光接收元件行对应的滤色器的位置之间的关系的图。

图18是用于描述第三实施例的变形例的图。

图19的(a)是描述根据第四实施例的滤色器、微透镜和配线的位置之间的关系的平面图。图19的(b)是图19的(a)中x处的位置的截面图。图19的(c)是图19的(a)中y处的位置的截面图。

图20的(a)是描述根据第四实施例的变形例的滤色器、微透镜、垂直配线和水平配线的位置之间的关系的平面图。图20的(b)是图20的(a)中x处的位置的截面图。图20的(c)是图20的(a)中y处的位置的截面图。

图21的(a)是描述根据第四实施例的变形例的滤色器、椭圆形微透镜、垂直配线和水平配线的位置之间的关系的平面图。图21的(b)是图21的(a)中x处的位置的截面图。图21的(c)是图21的(a)中y处的位置的截面图。

图22的(a)是用于描述当椭圆形微透镜在第四实施例的变形例中使用时的入射光的平面图。图22的(b)是图22的(a)中y'处的位置的截面图，并且是水平配线的开口宽度w1与光电二极管的宽度w2具有关系w1>w2的示例的说明图。图22的(c)是图21的(a)中y'处的位置的截面图，并且是水平配线的开口宽度w1与光电二极管的宽度w2具有关系w1<w2的示例的说明图。

图23图示了根据第五实施例的对应于光接收元件行的滤色器的布置。

图24是当读取弯曲的金属物体时的说明图。

图25是用于描述颜色混合的图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述根据本发明的实施例。

第一实施例

图1是作为图像读取设备的原稿读取设备的内部结构的截面图。原稿读取设备100的下方提供众所周知的图像形成单元110，并且原稿读取设备100和图像形成单元110构成图像形成装置。众所周知的图像形成单元110的示例是电子照相图像形成单元。电子照相图像形成单元通过将在光电导体鼓上形成的静电潜像显影成调色剂图像、并将调色剂图像转印到诸如纸的记录介质上来形成图像。根据本实施例的图像形成装置能够通过图像形成单元110在记录介质上形成由原稿读取设备100读取的图像。

充当要被读取的对象的、在其上形成图像的片材(以下称为“原稿”)102被放在原稿台玻璃101上。当用户按下读取开始按钮(未示出)时，读取单元103在图1中箭头的方向上移动并读取原稿102。

当读取单元103在箭头的方向上移动时，使得部署在读取单元103的顶部的、充当发光单元的白色led104a和白色led104b发光以用光照射原稿102。

读取单元103是光学缩小系统的读取单元，该光学缩小系统包括led104a和led104b、多个折叠镜105a、105b、105c、105d和105e、会聚透镜106和cmos传感器107。来自led104a和led104b的照射原稿102的光被原稿102反射。从原稿102反射的光被折叠镜105a、105b、105c、105d和105e反射，然后被会聚透镜106在作为线传感器的cmos传感器107上会聚。cmos传感器107包括光接收元件。光接收元件对入射的光进行光电转换，并输出与入射光量对应的电信号。

图2是用于描述cmos传感器107的结构的图。图2的(a)图示了用于对应像素的滤色器的布置。图2的(b)详细图示了第3排的左端部处的三个像素(即，g像素、b像素和r像素)。图2的(c)是图2的(b)中x处的位置的截面图。图2的(c)中的箭头表示入射光。在该实施例中，一个像素与一个光电二极管1204对应。

cmos传感器107包括在主扫描方向上部署光电二极管1204(光接收元件)的光接收元件行，以及与光接收元件行对应地部署的多个滤色器1202(透过部分)。用于一个像素的光电二极管1204比用于与光电二极管1204对应的一个像素的滤色器1202小。cmos传感器107包括多个光接收元件行，即，第1排、第2排和第3排。在滤色器1202和光电二极管1204之间存在由例如sio(未示出)制成的绝缘材料(称为“层间膜”)。如图2的(c)中所示，微透镜1203(会聚部分)与光电二极管1204相对地部署，滤色器1202插入其间。微透镜1203与光电二极管1204对应地部署，并且具有会聚入射到光电二极管1204上的光的功能。盖玻璃(未示出)存在于微透镜1203上方。标号1205表示像素传送晶体管的栅极电极(电荷传送部分)。每个栅极电极1205负责将存储在对应光电二极管1204中的光电荷传送到读出电路。每个栅极电极1205由多晶硅制成。

光接收元件在一行中并排部署的方向是主扫描方向(第一方向)，而与主扫描方向正交的方向为副扫描方向(第二方向)。

图3是单位像素的等效电路图。像素传送晶体管的栅极电极1205负责将存储在光电二极管1204中的光电荷传送到读出电路。该电路进一步包括光电二极管1204、像素传送晶体管的栅极电极1205、复位像素信号的复位晶体管1303、放大像素信号的源极跟随器晶体管1304以及读出放大信号的选择晶体管1305。

在与光接收元件行对应的第1排、第2排和第3排中，光电二极管1204在副扫描方向上部署为三行，并且在主扫描方向上部署为7500个像素。在该实施例中，主扫描方向上的分辨率为600dpi。

光接收元件行彼此隔开与副扫描方向上的一个像素对应的间隔。第2排在副扫描方向上与第1排隔开两个像素的位置处提供图像，并且第3排在副扫描方向上与第1排隔开四个像素的位置处提供图像。

滤色器1202包括透过入射光的不同波长区域的三种类型的滤色器。这三种类型的滤色器是透过红光的滤色器(1202r)、透过绿光的滤色器(1202g)和透过蓝光的滤色器(1202b)。

如图2中所示，在第1、2和3排处的滤色器1202在主扫描方向上按照r→g→b→r→g→b…的顺序周期性地部署。r滤色器、g滤色器和b滤色器以所谓的交错布置部署。

第2排中的周期性布置r→g→b...相对于第1排中的周期性布置在主扫描方向上移位一个像素。第3排中的周期性布置r→g→b...相对于第1排中的周期性布置在主扫描方向上移位两个像素。因此，当在副扫描方向上看滤色器1202的布置时，存在r滤色器、g滤色器和b滤色器(参见图2中的α)。

虚线1201表示指示单位像素的范围。基于cmos传感器的规格确定单位像素之间的节距，并且通常是相等的间隔。

图4是根据该实施例的原稿读取设备100的框图。

cpu401读出存储在非易失性存储器402中的控制程序，并且控制整个原稿读取设备100。操作部分403是由用户用来设置复印模式(诸如彩色复印、单色复印或双面复印)并输入复印开始指令的用户界面。马达404在副扫描方向上移动读取单元103。马达驱动器405从cpu401接收定时信号，并提供用于控制马达404的旋转的励磁电流。

led驱动器406从cpu401接收定时信号，并且提供用于使白色led104a和白色led104b发光的电流。

ic407对从cmos传感器107输出的模拟电压信号执行模拟处理(诸如采样保持处理、偏移处理和增益处理)，并将经过模拟处理的电压信号转换为数字数据(以下称为“亮度数据”)。ic407一般被称为afe(模拟前端)。在该实施例中，数字数据是8位的数据(0到255)。

描述图像处理单元408的操作。从afe407输出的读取数据被存储在线存储器409中。对于每五条线，线存储器409将已经在光接收元件行的第1、2和3排读取的读取数据片段保持在cmos传感器107中。

数据排序部分410对r读取数据、g读取数据和b读取数据进行排序。如上所述，根据实施例的cmos传感器107使得r滤色器、g滤色器和b滤色器以交错布置部署。因此，通过r读取数据、g读取数据和b读取数据在一排中共存，r读取数据、g读取数据和b读取数据存储在线存储器409中。

如图2的(a)中所示，第1排与第2排在副扫描方向上彼此隔开两个像素部署，并且第1排与第3排在副扫描方向上彼此隔开四个像素部署。因此，在某个定时获取的第2排处的读取数据是在副扫描方向上与第1排隔开两个像素的位置处的读取数据，并且第3排处的读取数据是在副扫描方向上与第1排隔开四个像素的位置处的读取数据。

因而，数据排序单元410对从第1、2和3排获取的读取数据进行排序，并且生成与颜色(即,r、g和b)对应的图像数据片段。例如，对r处理进行描述。数据排序部分410从存储在线存储器409中的第1、2和3排中的每一排处的图像数据中拾取r数据。由于在某个定时获取的第1、2和3排处的读取数据片段在副扫描方向上彼此移位，因此执行处理以消除移位。即，关于在某个定时获取的数据，第2排处的读取数据被处理以在副扫描方向上移位两个像素，并且第3排处的读取数据被处理以在副扫描方向上移位四个像素。通过这种处理，消除在副扫描方向上的移位。通过对每种颜色执行处理，由cmos传感器107读取的读取数据片段在副扫描方向上不再彼此移位，使得这些读取数据片段与原稿102的图像对应。

图像处理电路411对由数据排序部分410排序的读取数据片段执行图像处理(诸如阴影校正处理和滤波处理)。例如，当电源接通时由cpu401在图像处理电路411中的寄存器中设置图像处理所需的滤波器的设置。

并行/串行转换电路412将作为在执行各种图像处理之后的数据片段并且作为并行数据从图像处理电路411输出的读取数据片段转换为串行数据。转换为串行数据的读取数据片段被发送到图像输出控制器413。

图5是根据该实施例的cpu401的控制流程图。

当用户接通原稿读取设备100的电源时，cpu401执行初始化操作，诸如led光源的光量的调节以及原稿读取设备的控制程序启动处理(原稿读取设备100的启动：s500)。

接下来，cpu401在图像处理电路411的寄存器中设置与图像处理设置对应的数据(s501)。

然后，cpu401等待来自操作部分403的读取作业开始指令(s502)。

当用户输入读取作业开始指令时(s502中的y)，cpu401使作为光源的白光led104a、104b发光(s503)。cpu401向led驱动器406输出控制信号，使得led驱动器406向led104a和104b提供电流并使其发光。

然后，cpu401将控制信号输出到马达驱动器405，使得马达驱动器405驱动马达404并在副扫描方向上移动读取单元103(s504)。

当读取完成时(s505中的y)，cpu401关断led104a和104b，并且执行控制以将原稿读取设备设置为处于作业等待状态。

(滤色器、微透镜和栅极电极的结构)

图6是当从原稿102反射的光入射到光学缩小系统中的cmos传感器107上时的光学路径的示意图。为简化说明，反射镜未示出。

在光学缩小系统中，cmos传感器107在主扫描方向上的长度小于在主扫描方向上被读取的原稿102的长度。如图6中所示，在cmos传感器107的光接收元件行的中心部分，来自原稿的光基本上垂直入射到cmos传感器107上，而在其端部，来自原稿的光倾斜地入射到cmos传感器107上。如上所述，在不同的滤色器部署在光接收元件行的线传感器中，当入射光倾斜时，出现颜色混合的问题(参见图25)。

在该实施例中，为了防止cmos传感器107的入射光变得倾斜，每个滤色器1202的中心从与该滤色器对应的光电二极管1204的中心移位。

这通过使用图7来描述。每个滤色器1202的中心被部署成在主扫描方向上从与滤色器对应的光电二极管1204的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。每个微透镜1203的中心被部署成在主扫描方向上从与微透镜1203对应的光电二极管1204的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。

每个光接收元件行包括光电二极管1204g(第一光接收元件)、光电二极管1204b(第二光接收元件)和光电二极管1204r(第三光接收元件)。

光电二极管1204g是与滤色器1202g(第一透过部分)对应的光电二极管。光电二极管1204b是与朝着对应光接收元件行的中心与光电二极管1204g相邻提供的滤色器1202b(第二透过部分)对应的光电二极管。光电二极管1204r是与朝着对应光接收元件行的中心与光电二极管1204b相邻提供的滤色器1202r(第三透过部分)对应的光电二极管。

每个滤色器1202g的中心被部署成在主扫描方向上从对应光电二极管1204g的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。每个滤色器1202b的中心被部署成在主扫描方向上从对应光电二极管1204b的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。每个滤色器1202r的中心被部署成在主扫描方向上从对应光电二极管1204r的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。

多个微透镜包括微透镜1203g(第一会聚部分)、微透镜1203b(第二会聚部分)和微透镜1203r(第三会聚部分)。

微透镜1203g是与光电二极管1204g对应的微透镜。微透镜1203b是与光电二极管1204b对应的微透镜。微透镜1203r是与光电二极管1204r对应的微透镜。每个微透镜1203g的中心被部署成在主扫描方向上从对应光电二极管1204g的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。每个微透镜1203b的中心被部署成在主扫描方向上从对应光电二极管1204b的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。每个微透镜1203r的中心被部署成在主扫描方向上从对应光电二极管1204r的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。在该实施例中，每个滤色器1202的中心及其对应的微透镜1203的中心对齐。

在该实施例中，读取单元是光学缩小系统的读取单元。入射到cmos传感器107的左端部的光如图2的(c)中所示在主扫描方向上朝着光接收元件行的中心倾斜。在该实施例中，每个滤色器1202的中心和每个微透镜1203的中心被部署成在主扫描方向上从对应光电二极管1204的中心朝着对应光接收元件行的中心移位。因此，每个光电二极管1204能够接收已经透过与光电二极管1204对应的滤色器1202和微透镜1203的光。因此，能够减轻颜色混合的问题。

通过使用图7描述滤色器1202和微透镜1203的移位量。图7中的位置120与第一位置对应，并且位于比第一位置靠近对应的发光元件行的中心的位置121与第二位置对应。入射到cmos传感器107上的光朝着光接收元件行的端部倾斜较大的量，并且朝向光接收元件的中心部分倾斜较小的量并且变得更接近垂直朝向。因此，在对应发光元件行的中心方向上每个滤色器1202的中心(和每个微透镜1203的中心)从对应光电二极管1204的中心的移位量朝着对应光接收元件行的端部大并且朝着对应光接收元件行的中心小。

d1g、d1b和d1r表示第一位置处的滤色器1202g、1202b和1202r的中心从对应光电二极管1204g、1204b和1204r的中心移位的量。

d2g、d2b和d2r表示第二位置处的滤色器1204g'、1204b'和1204r'的中心从对应光电二极管1204g'、1204b'和1204r'的中心移位的量。

移位的量是这样的：d1g>d1b>d1r>d2g>d2b>d2r。

即，第一位置处的滤色器1202g的中心与光电二极管1204g的中心之间的移位量大于第二位置处的滤色器1202g'的中心与光电二极管1204g'的中心之间的移位量。类似地，第一位置处的微透镜1203g的中心与光电二极管1204g的中心之间的移位量大于第二位置处的微透镜1203g'的中心与光电二极管1204g'的中心之间的移位量。当在相同的第一位置观看时，滤色器1202g的中心与光电二极管1204g的中心之间的移位量大于滤色器1202b的中心与光电二极管1204b的中心之间的移位量。滤色器1202b的中心与光电二极管1204b的中心之间的移位量大于滤色器1202r的中心与光电二极管1204r的中心之间的移位量。

由此，能够根据光相对于光接收元件行的照射角度来提供就颜色混合而言的滤色器1202(微透镜1203)的最佳移位量。

在该实施例中，如图8中所示，滤色器之间的节距间隔z2比光电二极管之间的节距间隔z1小一定的比例(例如，0.99×z1＝z2)。在主扫描方向上每个光接收元件行的中心处，滤色器1202b的中心和光电二极管1204b的中心对齐。由于滤色器之间的节距间隔z2小于像素之间的节距间隔z1，因此滤色器1202和微透镜1203的移位量在主扫描方向上朝着对应光接收元件行的端部变大。即，在主扫描方向上从每个光接收元件行的中心算起的左端侧，d1g>d1b>d1r>d3g>d3b>d3r>d4g。在主扫描方向上从每个光接收元件行的中心算起的右端侧，d5r>d5b>d5g>d4r。滤色器1202和微透镜1203的移位量与从中心部分到其位置的距离成正比。位于对应光接收元件行的左端部分与中心部分之间中间的像素的移位量大约是左端部分的像素的移位量的一半。即，0.5×d1g≈d3g，0.5×d1b≈d3b，0.5×d1r≈d3r。虽然描述了光接收元件行的左端的情况，但是类似地，在从每个光接收元件行的中心算起的右侧，滤色器1202被部署成在主扫描方向上从对应的光电二极管1204朝着对应的光接收元件行的中心移位。

接下来，描述每个光电二极管1204与其对应的栅极电极1205之间的连接。每个光电二极管1204及其对应的栅极电极1205在副扫描方向上彼此连接，并且部署在表示一个像素的范围1201内(见图2的(b))。

在该实施例中，作为高折射材料的多晶硅被用作每个栅极电极1205的材料。因此，每个栅极电极1205不部署在主扫描方向上。每个栅极电极1205部署在主扫描方向上的情况在图9的(a)中示出。图9的(b)是图9的(a)中x处的位置的截面图。为了说明，仅示出了一个入射光束。如图9的(b)中所示，多晶硅与层间膜的折射率之间的差异会导致入射到像素传送晶体管的栅极电极1205上的光改变其路径，并将入射到不同颜色的单位像素上。因此，出现颜色混合的问题。

在该实施例中，通过在副扫描方向上部署像素传送晶体管的栅极电极1205而不将它们部署在主扫描方向上的单位像素之间，能够抑制颜色混合。这在抑制颜色混合方面非常有效，尤其是在r滤色器、g滤色器和b滤色器彼此相邻布置的cmos传感器中。

在该实施例中，微透镜1203g、微透镜1203b和微透镜1203r与朝着cmos传感器的中心移位的滤色器1202g、1202b和1202r在一起。由于这种结构，抑制了颜色混合和灵敏度的变化。这通过使用图2的(b)和图2的(c)以及图10的(a)至图10的(d)来描述。图2的(b)和图2的(c)示出了该实施例中滤色器的位置与对应微透镜1203的位置之间的关系(平面图)。图10的(a)至图10的(d)示出了比较例中滤色器1202的位置与对应的微透镜1203的位置之间的关系。图10的(a)至图10的(d)中的滤色器1202与光电二极管1204对应地部署，并且微透镜1203被部署成从对应的光电二极管1204移位。微透镜1203的移位量朝着光接收元件行的端部大并且朝着中心部分小。

图10的(a)和图10的(b)示出了光接收元件行的左端部，而图10的(c)和图10的(d)示出了光接收元件行的中心部分的附近。作为示出光接收元件行的左端的图，图10的(a)与图2的(b)对应，图10的(b)与图2的(c)对应。图10的(b)是图10的(a)中x处的位置的截面图。

图10的(d)是图10的(c)中x处的位置的截面图。在图2的(b)和图10的(a)中，考虑透过区域a或a'的入射光束。区域a和a'具有相同的面积，并且位于相对于微透镜1203g彼此对应的位置处。如图2的(c)中所示，当如该实施例中那样将滤色器1202和微透镜1203部署成从对应的光电二极管1204移位时，透过区域a的光透过单个滤色器1202g。相反，如图10的(b)中所示，透过区域a'的光透过滤色器1202g和滤色器1202b二者。因此，当滤色器1202、微透镜1203和光电二极管1204如比较例中那样部署时，即使光已经透过微透镜，也出现颜色混合的问题。相反，在该实施例中，能够抑制这种问题的发生。

另外，图10的(a)和图10的(b)与图10的(c)和图10的(d)进行比较。微透镜1203和对应的滤色器1202(以及对应的光电二极管1204)之间的移位量在光接收元件行的中心部分附近比在其左端部处小。因此，g和b所占的区域a'的比例不同。因此，端部处的颜色混合的程度与中心部分附近的颜色混合的程度不同。另外，当光入射到区域a'中的栅极电极1205附近时，光可能入射到栅极电极1205上。在该实施例中，使用高折射材料的多晶硅作为每个栅极电极1205的材料，并且多晶硅高度依赖于波长。因此，当透过g滤色器1202的光的比例与透过b滤色器1202的光的比例彼此不同时，由栅极电极1205吸收和折射的光的比例也不同，因此在左端和中心附近的像素灵敏度变化变大。相反，在该实施例中，可以抑制这种问题的发生。

在该实施例中，滤色器1202g被描述为第一透过部分，滤色器1202b被描述为第二透过部分，滤色器1202r被描述为第三透过部分。颜色和滤色器之间的关系是相对关系，并且不限于此。滤色器1202b可以是第一透过部分，或者滤色器1202r可以是第一透过部分。第一光接收元件和第一会聚部分类似地与滤色器的颜色处于相对关系。

(微透镜的部署的描述)

通过使用图11和图12，描述将相邻的微透镜1203彼此分开部署所产生的效果。

图11是用于描述由微透镜1203的部署所产生的效果的图2的(c)的简化视图。图12示出了相邻的微透镜1203彼此接触。

当滤色器1202如该实施例中一样在一排中为三种颜色(即，r、g和b)部署时，滤色器1202针对r、g和b形成。因此，在制造过程中，用于对应颜色的滤色器的尺寸趋于彼此不同。当在主扫描方向上制造r、g和b滤色器时，由于r、g和b滤色器由不同的材料制成，因此它们的工艺步骤彼此不同。例如，相继执行形成r滤色器的步骤、形成g滤色器的步骤以及形成b滤色器的步骤。因此，当制造对应颜色的滤色器时的对齐误差以及由光刻引起的图案尺寸误差在制造期间发生，因此r、g和b滤色器的尺寸可能略有不同。相反，由于微透镜1203由相同的材料制成并且在相同的工艺步骤中制成，因此不太可能发生对齐误差和图案尺寸误差。因此，可以稳定地制造具有相同尺寸的微透镜1203，并且当它们相对于滤色器部署时能够以相同的间隔部署微透镜1203。因此，如图11中所示，滤色器1202的尺寸与微透镜1203的尺寸不同。

因此，相邻滤色器之间的边界的位置趋于与每个对应的微透镜1203的位置不同。当在同一排中仅存在一种颜色时，对应颜色的滤色器的尺寸彼此不同的问题不发生。在同一排中部署两种颜色的拜耳布置中，由于颜色的数量比在该实施例中同一排中存在三种颜色的滤色器的情况下少，因此上述问题不太可能发生。

如在图12中，微透镜1203的端部处的入射光1209透过对应的滤色器1202的端部。如上面所提到的，如果滤色器1202之间的边界部分的位置相对于对应微透镜1203的位置而变化，那么透过微透镜1203的端部的入射光所透过的滤色器的颜色发生变化。透过微透镜1203b的端部的入射光的情况通过使用图12来描述。入射光1208透过蓝色滤色器1202b，入射光1209透过红色滤色器1202r。相反，入射光1208'和入射光1209'都透过蓝色滤色器1202b'。以这种方式，透过滤色器1202b(1202b')的光量不同，因此发生颜色混合的问题。

在该实施例中，在微透镜1203之间形成间隙，以防止由微透镜1203会聚的光透过相邻的滤色器1202。如图11中所示，入射光1208和入射光1208'透过蓝色滤色器1202b。未透过对应微透镜1203的光(图11中的入射光1209和入射光1209')被例如在微透镜之间提供的配线阻挡，并且不到达对应的光电二极管1204。因此，颜色混合问题的影响小。

在该实施例中，通过在微透镜1203之间提供间隙，在不同颜色的滤色器1202部署成一排的结构中抑制了颜色混合问题的发生。特别地，关于这些问题，在一排中提供的滤色器1202的颜色类型的数量越大，制造变化发生的趋势越大。因此，如该实施例中那样，当一排中存在三种颜色的滤色器时，影响大。此外，通过移位微透镜1203和滤色器1202，能够减少在入射光1209附近来自不同颜色的滤色器1202的光的量，使得发生颜色混合的问题可以被有效地抑制。

第二实施例

参考图13的(a)和图13的(b)来描述根据本发明的第二实施例。除了微透镜1203的形状不同之外，第二实施例与第一实施例相同。因此，下面没有描述相同的结构特征。

图13的(a)是该实施例的平面图。光电二极管1204和栅极电极1205未示出。根据第二实施例的微透镜1203具有椭圆形状，并且当在与主扫描方向和副扫描方向正交的方向观察微透镜1203时，与主扫描方向上的曲率半径相比，在副扫描方向上的曲率半径大。

图13的(b)图示了在主扫描方向上和副扫描方向上的曲率半径相同的完全圆形的微透镜1203的例子。借助图13的(a)中所示的结构，与图13的(b)中相比，更大的区域被微透镜1203覆盖。

效果被描述。图14是用于描述入射光的多重交互的图，并且仅图示了滤色器1202和在滤色器1202上方提供的盖玻璃1206。入射到未被球形微透镜1203覆盖的滤色器1202的平坦区域上的光被对应滤色器1202的表面反射。反射光在每个滤色器1202和盖玻璃1206之间被反射，因此生成重影。当生成重影时，与原稿的本身图像不同的图像作为读取图像被读取。

因此，最好使微透镜1203的面积相对于滤色器1202的面积尽可能大。由于微透镜彼此相邻地提供，因此关于微透镜在主扫描方向上可以有多大存在限制。相反，关于副扫描方向上的微透镜的尺寸，不存在这样的限制。因此，通过形成在主扫描方向上具有小直径而在副扫描方向上具有大直径的微透镜，可以使微透镜1203的面积相对于滤色器1202的面积大。

通过如该实施例中那样移位微透镜1203和滤色器1202，能够更有效地抑制重影的发生。图15图示了当每个微透镜1203的中心从其对应的光电二极管1204的中心移位并且每个滤色器1202的中心不从其对应的光电二极管1204的中心移位时的情况。如图15中所示，微透镜1203g与对应微透镜1203b之间的区域b'(该区域引起入射光的多重交互)仅在滤色器1202b上形成。在其中反射光的交互趋于在一种颜色的滤色器1202处发生的结构(诸如图15中所示的结构)中，多重交互趋于发生。相反，在图13的(a)中所示的实施例的情况下，由于两种颜色的滤色器(即，滤色器1202g和滤色器1202b)存在于对应的区域b中，因此可以使多重交互的影响小。

第三实施例

参考图16、图17和图18描述根据本发明的第三实施例。除了滤色器1202的形状不同之外，第三实施例与第一实施例相同。因此，下面没有描述相同的结构特征。

图16是根据本发明的第三实施例的cmos传感器的三个像素(即，g像素、b像素和r像素)的平面图。图17是用于描述与多排的光接收元件行对应的滤色器1202的位置之间的关系的图。

如图16和图17中所示，第三实施例的特征在于滤色器1202在副扫描方向上大，并且副扫描方向上的光接收元件行之间的区域也被滤色器1202覆盖。相反，在第一实施例中，由于滤色器1202在副扫描方向上不大，如图2的(a)中所示，因此滤色器1202在光接收元件行之间的区域中不存在。

在第三实施例中，滤色器1202覆盖像素传送晶体管的栅极电极1205。当每个滤色器1202在主扫描方向上的宽度为l1，并且每个滤色器1202在副扫描方向上的宽度为l2时，l1<l2。当光接收元件行之间的间隔为l1×2时，期望l2＝l1×2。

借助上述结构，能够抑制由来自相邻光接收元件行之间的位置的不必要的反射光引起的重影。诸如电源线和信号线的配线部署在光接收元件行之间的区域中。由这些配线反射的光可能导致发生重影。

在第三实施例中，由于滤色器1202也在光接收元件行之间的区域存在，因此，即使在这些区域中，也能够由于光透过滤色器而降低光的强度。因此，从配线朝着滤色器1202反射的光的强度减小，因此可以减少重影的发生。

图18是用于描述第三实施例的变形例的图。微透镜1203具有椭圆形状。滤色器1202大于微透镜1203。

第四实施例

参考图19、图20、图21和图22描述根据本发明的第四实施例。除了使作为配线部的配线1207(或垂直配线1406、水平配线1407)的结构相对于第一实施例清楚之外，第四实施例与第一实施例相同。因此，下面没有描述相同的结构特征。

图19图示了根据第四实施例的cmos滤波器的三个像素(即，g像素、b像素和r像素)的结构。图19的(a)是平面图。图19的(b)是图19的(a)中x处的位置的截面图。图19的(c)是图19的(a)中y处的位置的截面图。

如图19的(a)中所示，配线1207被提供为包围光电二极管1204。已经透过滤色器1202的光透过由配线1207形成的开口，并入射到光电二极管1204上。第四实施例的特征在于由配线1207形成的开口在副扫描方向上大于光电二极管1204。即，如图19的(c)中所示，在副扫描方向上，配线1207的开口宽度w1大于光电二极管1204的宽度w2(w1>w2)。相反，如图19的(b)中所示，在主扫描方向上，配线1207的开口宽度w3小于光电二极管1204的宽度w4(w3<w4)。这些是从相邻像素之间的节距小的观点出发并且从抑制颜色混合发生的观点出发确定的。

图20图示了根据第四实施例的cmos传感器的三个像素(即，g像素、b像素和r像素)的结构的另一个示例。图20的(a)是平面图，图20的(b)是图20的(a)中x处的位置的截面图。图20的(c)是图20的(a)中y处的位置的截面图。图20与图19的区别在于开口由在副扫描方向上延伸的垂直配线1406和在主扫描方向上延伸的水平配线1407形成。如图20的(c)中所示，在这个示例中，水平配线1407在z方向(与第一方向和第二方向正交的第三方向)上部署得比垂直配线1406更靠近滤色器1202达h1。在副扫描方向上，水平配线1407的开口宽度w1大于光电二极管1204的宽度w2。

图21示出了根据第四实施例的cmos传感器的三个像素(g像素、b像素和r像素)的结构的又一个示例。在这个示例中，微透镜1203具有在副扫描方向上长的椭圆形状。滤色器1202也根据微透镜1203的形状在副扫描方向上长。如图21的(c)中所示，在这个示例中，水平配线1407在z方向上部署得比垂直配线1406更靠近微透镜1203达h1。在副扫描方向上，水平配线1407的开口宽度w1大于光电二极管1204的宽度w2。

如上所述，在副扫描方向上，配线1207(或水平配线1407)的开口宽度w1大于光电二极管1204的宽度w2。因此，已经透过滤色器1202的光不太可能被配线1207(或水平配线1407)阻挡，因此抑制了光电二极管1204的灵敏度的降低。即使在制造期间配线1207(或水平配线1407)和光电二极管1204未对齐，也能够减小每个传感器的灵敏度的变化。期望w1和w2之间的关系是1.01×w2≤w1≤1.5×w2。当1.01×w2>w1时，抑制制造期间发生未对齐的效果变小。当w1>1.5×w2时，杂散光趋于入射到光电二极管1204上，因此使读取图像质量降低。

通过使用图22来描述当使用椭圆形微透镜时第四实施例的效果。

图22是图21中所示的椭圆形透镜被使用时的入射光(箭头)的示意图。图22的(a)是平面图。在图22中，为了简化描述，使用滤色器1202g和光电二极管1204g在x方向上不移位的示例来描述效果。在图22的(b)中，水平配线1407的开口宽度w1处于关系w1>w2。在图22的(c)中，水平配线1407的开口宽度w1处于关系w1<w2。

当比较椭圆形微透镜的焦度与完全圆形微透镜的焦度时，并且当椭圆形微透镜的短直径(主扫描方向的直径)与完全圆形微透镜的直径相同时，椭圆形微透镜在副扫描方向上的焦度小于完全圆形微透镜在副扫描方向上的焦度。

因此，当w1<w2时，与完全圆形微透镜相比，从微透镜1203g入射到光电二极管1204g上的光趋于被水平配线1407阻挡，因此灵敏度的降低区趋于发生。因此，当使用椭圆形微透镜时，通过使w1>w2，入射光被水平配线1407的阻挡减小，并且抑制灵敏度降低的效果大于使用完全圆形微透镜时的效果。即使使用椭圆形微透镜，也能够在制造期间抑制每个传感器的灵敏度的变化，就像在使用完全圆形微透镜时那样。

第五实施例

参考图23来描述根据本发明的第五实施例。在第一实施例中，cmos传感器107包括三个光接收元件行，即，第1排、第2排和第3排，而在第五实施例中，光接收元件行(即，第4排)被进一步添加到根据第一实施例的排。对与第一实施例不同的点进行描述，而不描述与根据第一实施例的那些相同的结构特征。

图23图示了根据第五实施例的cmos传感器107的滤色器的布置。如在第一实施例中，第1、2和3排处的滤色器在主扫描方向上按照r→g→b→r→g→b…的次序周期性地部署。相反，在第4排处，g滤色器1202g(第四透过部分)在主扫描方向上连续并排部署，而不是周期性地部署。

在第五实施例中，提供了当读取单色图像时在第一模式与第二模式之间切换的切换单元，在第一模式下，读取是通过使用第1、2和3排执行的，而在第二模式下，读取是通过使用第4排执行的。当通过使用第1、2和3排读取单色图像时，基于入射到与第1、2和3排处的绿色滤色器(滤色器1202g)对应的光电二极管1204g的光执行读取。

通过使用其中滤色器1202以r→g→b的次序周期性部署的第1、2和3排执行读取的情况的优点在于可以抑制当读取弯曲的金属物体(诸如喷雾罐)时不适当的着色。

这个优点通过使用图24来说明。图24是当读取弯曲的金属物体时的说明图。在图24中，以简化的方式示出光学系统，而不示出图1中所示的折叠镜105a等。

由于金属具有高的光反射率，因此从白光led104a和白光led104b发射的光被金属物体的表面镜面反射，并且由cmos传感器107的光电二极管1204获取的亮度信息指示高值。

位置(i)与金属物体上平坦的位置对应。因此，即使镜面反射光入射到cmos传感器107上，反射光也均匀地入射到cmos传感器107的第1、2和3排上。

相反，位置(ii)与金属物体上弯曲的位置对应。由于读取单元的光学系统是基于假设物体是平坦的来设计的，因此当读取弯曲的物体时，反射光不能均匀地入射到cmos传感器107的第1、2和3排上。因此，当已经读取了金属物体时，镜面反射光有可能只能入射到第1排上而不能入射到其它排上。

例如，考虑使用现有cmos传感器(第1排处仅包括r滤色器、第2排处仅包括g滤色器，并且第3排处仅包括b滤色器)，并且镜面反射光仅入射到第1排上而不入射到第2排和第3排上的情况。在这种情况下，为区域(ii)形成r的亮度高于g和b的亮度的读取图像。即，读取图像变成为红色的图像，因此，图像具有与原稿的颜色显著不同的颜色。

相反，当通过使用其中滤色器1202按照r→g→b的次序周期性部署的第1、2和3排来执行读取时，在主扫描方向上关于已经在镜面反射光入射到其上的第1排处被读取的图像的亮度的数据片段变为“r＝255→g＝255→b＝255→r＝255…”(亮度信息片段的最大值为255)。即使在这种情况下，在第1排处获取的亮度信息的值也高于在第2和3排获取的亮度信息的值。但是，由于变化是细微的周期性变化r→g→b，因此能够抑制如当使用现有cmos传感器时被一种颜色着色的图像的产生。

但是，当入射光如上面所提到的那样倾斜时，已透过相邻滤色器1202b和1202r的光入射到光电二极管1204g上，因此发生颜色混合。当要读取彩色图像时，可以基于从与第1、2和3排中的rgb对应的所有光电二极管1204获取的信息来执行校正颜色混合的控制。但是，当要读取单色图像时，为了增加读取速度，仅获取来自与第1、2和3排中的g对应的光电二极管1204的信息。因此，不能执行校正颜色混合物的控制。因此，当要读取单色图像时，可能不再能获取正确的图像信息。相反，当通过仅使用第4排读取单色图像时，因为滤色器1202g在主扫描方向上并排部署，所以不会发生颜色混合的问题。

当要通过使用第1、2和3排读取单色图像时，颜色混合的影响是否大受到例如在制造期间滤色器1202和光电二极管1204的位置的精度的影响。因此，虽然在某些制造批次中cmos传感器中趋于发生颜色的混合，但是在另一个制造批次中存在不可能在cmos传感器107中发生颜色混合的情况。

因而，当要读取单色图像时，cpu401能够执行控制，使得在使用第1、2和3排进行读取(第一模式的读取)与使用第4排进行读取(第二模式的读取)之间进行选择。例如，在从工厂运送产品之前，用于确定是以第一模式还是以第二模式执行读取的程序被存储在存储cpu401的控制程序的非易失性存储器402中。当这完成时，可以根据各个cmos传感器之间的差异来设置最佳单色图像的读取。可替代地，用于以第一模式读取的程序和用于以第二模式读取的程序可以都存储在非易失性存储器402中。能够执行单独提供确定标志以确定非易失性存储器402中的哪个程序要被执行的方法，或者通过使用在基板上提供的机械开关来选择要执行哪个程序的方法。

虽然描述了在从工厂运送之前先设置第一模式和第二模式的示例，但是本发明不限于此。用户可以通过操作作为用户界面的操作部分403来在第一模式的读取与第二模式的读取之间进行切换。

可替代地，不管各个cmos传感器之间的差异如何，可以设置cmos传感器，使得当要读取彩色图像时，通过使用第1、2和3排执行读取，并且当要读取单色图像时，通过使用第4排执行读取。

如果当要读取彩色图像时校正颜色混合的控制令人满意地执行，那么各滤色器1202的中心与其对应的光电二极管1204的中心不需要彼此移位。即，考虑到弯曲金属物体的读取，通过使用第1、2和3排来读取彩色图像。通过使用第4排来读取单色图像，因为不能校正颜色混合。

在上面的描述中，虽然第4排处的滤色器1202被描述为与第1、2和3排处的滤色器1202g相同的类型(透过第4排的滤色器1202的光的波长为与透过第1、2和3排处的滤色器1202g的光的波长相同)，但本发明不限于此。当要读取单色图像时，色调不会有任何影响。因此，为了增加入射到光电二极管1204上的光的强度，滤色器1202可以是比第1排等处的滤色器1202g更浅的绿色的滤色器，或者可以是透明的滤色器。

(其它)

虽然在上述实施例中使用三种颜色的滤色器，但是本发明不限于此。例如，可以使用两种颜色的滤色器。此外，虽然所有三种颜色的滤色器的中心都从它们对应的光电二极管的中心移位，但是三种颜色的滤色器中趋于引起颜色混合问题的仅两种颜色的滤色器可以从其移位。可替代地，也可以将仅在趋于引起颜色混合的光接收元件行的端部的区域中部署的滤色器的中心从其对应的光电二极管的中心移位，而不移位光接收元件行的中心区域或其中间区域(中心区域和端部区域之间的区域)。

虽然cmos传感器被用作线传感器的示例，但是也可以使用不同类型的传感器(诸如ccd(电荷耦合器件)传感器)作为线传感器。虽然在实施例中使用电子照相图像形成装置作为对其应用根据实施例的线传感器的图像形成装置的示例，但是本发明不限于此。根据实施例的线传感器可以应用到例如通过排出墨水在片材上形成图像的喷墨打印机。

本发明不限于上述实施例。在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，附带以下权利要求以公开本发明的范围。

本申请基于并要求于2014年12月25日提交的国际申请no.pct/jp2014/084433的优先权，其整体上通过引用并入本文。

标号列表

100原稿读取设备

104led

1202滤色器

1203微透镜

1204光电二极管

1205栅极电极

1207配线

1406垂直配线

1407水平配线