JP2001203853A - 密着型イメージセンサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光利用効率を高めると共に光検出における均
一性を改善する。 【解決手段】 密着型イメージセンサ２は、照明光を原
稿に照射する光源１００と、原稿による照明光の反射光
を受光して電気信号を発生する複数の受光部１２を有す
るイメージセンサ１０と、反射光をイメージセンサ１０
に導く光学部品２０とを備えている。光学部品２０はイ
メージセンサ１０の各受光部１２ごとに個別に設けられ
た透明材料から成る複数の高屈折率領域２２と低屈折率
領域２１とを含み、高屈折率領域２２はそれぞれ、原稿
と受光部１２との間に延在して第１の端面４が受光部１
２に対向すると共に受光部１２に近接して配置され、第
１の端面４の反対側の第２の端面６は同一面内でほぼ一
定の方向にほぼ一定のピッチで配列されており、高屈折
率領域２２の第２の端面６が原稿に密着して配置され
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、ハンディスキャ
ナ、ファクシミリ、複写機などに内蔵される密着型イメ
ージセンサおよびその製造方法に関し、特に、小型、軽
量、低消費電力、かつ高画質の密着型イメージセンサお
よびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の密着型イメージセンサの一例が特
許第２９２８０４３号に開示されている。図１５はこの
従来の密着型イメージセンサを示す部分分解斜視図であ
る。図１５に示したように、密着型イメージセンサ１５
０は、光源１００と、透明基板１１１の一面に複数の受
光部１１２を間隔をおき直線的に配置したイメージセン
サ１１０と、複数の光ファイバ１２１を束ねた光ファイ
バ集束部材１２０とを順に積層して構成されている。図
１６の（Ａ）は、図１５に示した密着型イメージセンサ
１５０の受光部１１２を含むＡ−Ａ‘線に沿った断面を
示す断面側面図、（Ｂ）は図１５に示した密着型イメー
ジセンサ１５０の受光部１１２と光ファイバ集束部材１
２０とを光源１００側から見た状態を示す平面図であ
る。

【０００３】これらの図に示すように、受光部１１２に
は光源１００が発する光を通過させるためのスリット状
の開口部１１４が複数設けられている。受光部１１２の
光源１００側には不透明電極１１３が配置され、光源１
００からの光が受光部１１２に直接入射しないようにな
っている。光ファイバ集束部材１２０は、多数の光ファ
イバ１２１を束にし重ねて荷重を加えた状態で、これら
の束を互いに融着して製造する。このとき、特に光ファ
イバ１２１の束の周辺部において、光ファイバ１２１の
外形にひずみが発生し、光学特性が異なる領域が形成さ
れる。この領域は図１５、図１６では、光ファイバ・ブ
ロックの境界１２３として示している。この境界の形状
は、光ファイバ１２１の束を最も密に配置するために六
角柱になる。

【０００４】ここで、光ファイバ１２１は、高い屈折率
を持つ材料で形成するコア部と、その周囲をそれより低
い屈折率の材料で形成するクラッド部とから構成される
ステップ・インデックス型のものが用いられ、通常はク
ラッド部のさらに外周に光吸収体を配置することによ
り、光ファイバ集束部材１２０を形成したときの光ファ
イバ１２１間でのクロストークを低減する。したがっ
て、図１６の（Ｂ）に示すように、隣り合う光ファイバ
１２１が接する領域には不透明部１２２が存在する。イ
メージセンサ１１０と光ファイバ集束部材１２０とは、
接着層１３０により密着して固定される。

【０００５】ここで、本発明の発明者が開発したこのよ
うな密着型イメージセンサ１５０の数値例を挙げる。光
源１００としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を導光体
の端部に配置して構成したもの、あるいは冷陰極管を用
いることができ、いずれの場合も、光源１００の外形寸
法は高さ、幅が共に数ｍｍ、長さは５〜３０ｃｍで、数
ｍｍの距離の位置に有る原稿の数ｍｍ幅の領域を照明す
ることができる。

【０００６】イメージセンサ１１０としては、厚さ１．
１ｍｍの無アルカリガラス上に、薄膜半導体プロセスに
より受光部１１２としてのフォトダイオードとその駆動
回路を形成したものを用いる。受光部１１２は一辺が１
００μｍの正方形で、開口部の大きさは１０×８０μｍ
である。受光部１１２の配列ピッチは１２７μｍであ
る。ただし、これは分解能２００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐ
ｅｒ ｉｎｃｈ）のイメージセンサの場合で、仮に４０
０ｄｐｉのセンサでは、それぞれの値を１／２に設定す
れば良い。

【０００７】接着層１３０には、ガラスとほぼ同じ屈折
率を有する光学接着剤を用い、その厚みは５〜１０μｍ
以下に制御する。光ファイバ集束部材１２０としては、
直径１５μｍ、開口数０．９の光ファイバ１２１を束ね
たものを用い、その厚さは２ｍｍ程度とする。光ファイ
バ１２１の光を透過する部分と不透明部１２２との面積
比は約５０％である。光ファイバ・ブロックの境界は約
５００〜６００μｍの間隔で存在するため、図１６の
（Ｂ）に示したような光ファイバ・ブロックの境界が対
向する受光部１１２は、４〜５個に１個の割合で存在す
る。

【０００８】このように構成された密着型イメージセン
サ１５０の動作は以下の通りである。光源１００から発
せられた光は、透明基板１１１、開口部１１４、接着層
１３０を順に通過して光ファイバ１２１に入射する。光
ファイバ１２１の開口数で決まるある角度以下で入射し
た光は光ファイバ１２１の中を伝送されて原稿１４０を
照明する。上記角度以上で入射した光は、一部は光ファ
イバ１２１のクラッドの外周に設けられた吸収体により
吸収され、一部は吸収体を減衰しながら透過して光ファ
イバ集束部材１２０の外部に漏れ出る。

【０００９】原稿１４０により光は反射されて散乱し、
反射光の中で光ファイバ１２１の開口数で決まる臨界角
以下で入射する成分が伝送される。伝送される光の一部
が受光部１１２に到達して光電変換され、原稿１４０の
明暗情報を反映した電気信号が得られる。ここで、各構
成要素の厚さは、それぞれ、イメージセンサ１１０が
１．１ｍｍ、光ファイバ集束部材１２０が２ｍｍ、光源
１００が数ｍｍであり、全体は非常に小型に形成されて
いる。

【００１０】また、一本の光ファイバ１２１を通じて原
稿１４０の照明と反射光の検出が実現されるので、原稿
１４０と光ファイバ集束部材１２０とが密着していると
きには高い解像度が得られる。例えば、本発明の発明者
が製作した４００ｄｐｉの密着型イメージセンサ１５０
では、空間周波数８本／ｍｍでのＭＴＦ値として０．６
を得ている。この値は光の波長に依存しないので、ＲＧ
Ｂ（赤、緑、青）に対応した３色の光源１００を用いる
ことによりカラー画像も高い分解能で電気信号に変換で
きる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の密着型イメージ
センサ１５０では、光ファイバ集束部材１２０において
個々の光ファイバ１２１の境界部では光が透過しないた
め、光の利用効率が低いという課題がある。上述した従
来の密着型イメージセンサ１５０の場合、光ファイバ集
束部材１２０の光の透過率が約５０％であるため、原稿
１４０を照明するときの光の利用効率は１／２となって
いる。

【００１２】さらに、光ファイバ集束部材１２０が原稿
１４０に完全に密着しない場合には、原稿１４０からの
反射光の１／２が光ファイバ集束部材１２０を透過でき
ずに損失となる。光の利用効率が低いと、密着型イメー
ジセンサ１５０によりスキャナを構成したときの原稿読
取速度を大きく設定できず、ハンディスキャナ、ファク
シミリなどのスキャナ搭載機器の使い勝手が悪くなる。
光源１００の光出力を上げることにより読取速度を一定
に保つことは可能であるが、その場合には光源１００の
消費電力が増加し、特に携帯機器へ搭載するスキャナの
場合には電池の消耗が早くなるという問題が生じる。

【００１３】また、従来の密着型イメージセンサ１５０
では、光ファイバ集束部材１２０の透過率の不均一性に
関連して次のような課題がある。一般に、多数の光ファ
イバ１２１を束ねて融着する光ファイバ集束部材１２０
の製造工程において、光ファイバ１２１の外形にひずみ
が発生し、光ファイバ・ブロックの境界で光学特性が異
なる領域が形成されることは前述した通りである。その
結果、この領域に対応した受光部とその他の受光部とで
は、照明光の透過量と反射光を検出できる受光部の面積
が異なるため、イメージセンサの感度分布が不均一にな
る。このように、全ての受光部の感度や光源１００の出
力を完全に一様にすることは困難なため、通常は、スキ
ャナシステムとして個々の受光部について感度補正を行
っている。この感度補正は、白い原稿と黒い原稿を読み
取ったデータを元に画像信号を正規化することにより行
われている。

【００１４】本発明の発明者が開発したスキャナにおい
ても、光ファイバ集束部材１２０の透過率の不均一性は
このような感度補正により解決できると考えていた。し
かし、実際には、感度補正により完全にスキャナの応答
を補正するのは困難な場合があることが判明した。すな
わち、スキャナで原稿１４０を読み取る際に光ファイバ
集束部材１２０が原稿１４０から若干浮いた状態、つま
り若干離れた状態となった場合には、入力画像に４〜５
画素周期の縦筋が現れるという問題が生じた。原稿１４
０からの浮きが大きい場合（〜１００μｍ以上）、縦筋
となる画素と隣接画素との階調差は最大で４程度あり、
フル階調の２５６に比べて無視できないレベルになるこ
とがある。

【００１５】縦筋になる画素の位置は光ファイバ・ブロ
ックの境界に対応しており、その発生原因は以下の通り
と考えられる。（１）信号量が原稿−光ファイバ集束部
材間距離（以下では"ｇａｐ"と呼ぶ）に依存し、（２）
その依存性が、光ファイバ・ブロックの境界に対向する
画素とそれ以外の画素とで異なり、（３）補正用データ
入力を取得するために白および黒の原稿を読み取ったと
きと、実際の原稿を読み取ったときとでｇａｐが異なる
場合、補正に誤差が生じ、その結果、入力画像に周期的
な縦筋が現れる。

【００１６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたものであり、その目的は、光利用効率を高める
と共に反射光検出における均一性を改善して、操作性の
高いスキャナなどの応用機器を実現できる小型、軽量、
低消費電力で、かつ高画質の密着型イメージセンサおよ
びその製造方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、照明光を原稿に照射する照明手段と、前記
原稿による前記照明光の反射光を受光して電気信号を発
生する複数の受光素子を有する光電変換手段と、前記反
射光を前記光電変換手段に導く光学手段とを備えた密着
型イメージセンサにおいて、前記光学手段は前記光電変
換手段の各受光素子ごとに個別に設けられた透明材料か
ら成る複数の導光手段を含み、各導光手段は、前記原稿
と前記受光素子との間に延在して第１の端面が前記受光
素子に対向すると共に前記受光素子に近接して配置さ
れ、前記第１の端面の反対側の第２の端面は同一面内で
ほぼ一定の方向にほぼ一定のピッチで配列され、前記導
光手段の前記第２の端面が前記原稿に密着して配置され
ることを特徴とする。

【００１８】また、本発明は、照明光を原稿に照射する
照明手段と、前記原稿による前記照明光の反射光を受光
して電気信号を発生する複数の受光素子を有する光電変
換手段と、前記反射光を前記光電変換手段に導く光学手
段とを備え、前記光学手段は前記光電変換手段の各受光
素子ごとに個別に設けられた透明材料から成る複数の導
光手段を含み、各導光手段は、前記原稿と前記受光素子
との間に延在して第１の端面が前記受光素子に対向する
と共に前記受光素子に近接して配置され、前記第１の端
面の反対側の第２の端面は同一面内でほぼ一定の方向に
ほぼ一定のピッチで配列され、前記導光手段の前記第２
の端面が前記原稿に密着して配置される密着型イメージ
センサを製造する方法であって、前記光学手段を構成す
る第１の基板の板面上に複数の溝を交差することなく形
成し、前記光学手段を構成する第２の基板を、前記第１
の基板の前記溝が形成された面に重ね前記第１の基板に
対し固定して前記第１の基板の前記溝に前記導光手段と
する前記透明材料を充填するか、または前記第１の基板
の前記溝に前記導光手段とする前記透明材料を充填して
前記第２の基板を前記第１の基板の前記溝が形成された
面に重ね前記第１の基板に対して固定し、前記第１およ
び第２の基板を前記溝に対しおおむね垂直に切断して所
要寸法の前記光学手段を得ることを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、照明光を原稿に照射する
照明手段と、前記原稿による前記照明光の反射光を受光
して電気信号を発生する複数の受光素子を有する光電変
換手段と、前記反射光を前記光電変換手段に導く光学手
段とを備え、前記光学手段は前記光電変換手段の各受光
素子ごとに個別に設けられた透明材料から成る複数の導
光手段を含み、各導光手段は、前記原稿と前記受光素子
との間に延在して第１の端面が前記受光素子に対向する
と共に前記受光素子に近接して配置され、前記第１の端
面の反対側の第２の端面は同一面内でほぼ一定の方向に
ほぼ一定のピッチで配列され、前記導光手段の前記第２
の端面が前記原稿に密着して配置される密着型イメージ
センサを製造する方法であって、前記光学手段を構成す
る第１の基板の板面上に複数の溝を交差することなく形
成し、前記第１の基板に形成した前記溝内にそれぞれ前
記導光手段とする光ファイバを配設し、前記光学手段を
構成する第２の基板を、前記光ファイバを挟んで前記第
１の基板に重ねて前記第１の基板に固定し、前記第１お
よび第２の基板を前記溝に対しおおむね垂直に切断して
所要寸法の前記光学手段を得ることを特徴とする。

【００２０】本発明の密着型イメージセンサ（本発明の
密着型イメージセンサの製造方法により製造した密着型
イメージセンサも含む）では、光学手段を構成する導光
手段は各受光素子ごとに個別に設けられており、原稿か
らの反射光は、導光手段の第２の端面より導光手段に入
射し導光手段内を伝搬して第１の端面より出射すると共
に、同第１の端面に対向する光電変換手段の受光素子に
入射して電気信号に変換される。そして、本発明の密着
型イメージセンサでは、従来のように光ファイバ集束部
材を用いず、導光手段内での光の減衰はほとんど無視で
きるので、照明光は減衰することなく原稿に到達し、ま
た反射光も減衰することなく受光素子に入射する。その
ため、光の透過率が約５０％である光ファイバ集束部材
を用いた従来の密着型イメージセンサに比べて光利用効
率は約４倍に向上し、本発明の密着型イメージセンサに
よりスキャナを構成した場合、読み取り速度を４倍にま
で高めたり、あるいは照明手段の光出力を１／４にまで
低下させることができる。

【００２１】たとえば読み取り速度を高く設定した場合
には短時間で原稿を走査することができるので、使い勝
手の良いスキャナを実現できる。一方、光出力を低下さ
せた場合には、光源を小さくできることから小型化、軽
量化、ならびに低消費電力化を図ることができると共
に、小型化および軽量化の結果、特にハンディスキャナ
などの場合には操作性が向上する。

【００２２】また、従来の密着型イメージセンサでは、
原稿と受光素子との間に介在する光ファイバ集束部材の
光学的特性が不均一であるという問題があったが、本発
明では、導光手段は各受光素子ごとに個別に設けられて
いるので、このような問題は発生しない。したがって、
上記光学的特性が不均一であることに対応する感度補正
は不要であり、読み取り画像に縦筋が現れるという問題
も発生せず、読み取り画像は高画質となる。

【００２３】さらに、上記最初の密着型イメージセンサ
の製造方法によれば、第１の基板に複数の溝を形成し、
溝内に透明材料を充填して第２の基板を重ねるか、また
は第１および第２の基板を重ねた上で、溝内に透明材料
を充填することにより導光手段を含む上記光学手段を形
成でき、簡単に光学手段を製造することができる。ま
た、上記２番目の密着型イメージセンサの製造方法によ
れば、第１の基板に複数の溝を形成し、各溝に光ファイ
バを配置した上で、第２の基板を重ねることにより導光
手段を含む上記光学手段を形成でき、簡単に光学手段を
製造することができる。したがって、上記本発明の密着
型イメージセンサの製造方法により、いずれの場合も容
易に本発明に係る密着型イメージセンサを製造すること
ができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。 （第１の実施の形態例）図１は、本発明の第１の実施の
形態例を示す部分分解斜視図である。図中、図１５、図
１６と同一の要素には同一の符号が付されている。この
密着型イメージセンサ２は、光源１００（本発明にかか
わる照明手段）と、透明基板１１の一面に複数の受光部
１２（本発明にかかわる受光素子）を間隔をおき直線的
に配置したイメージセンサ１０（本発明にかかわる光電
変換手段）と、個々の受光部１２に１対１に対応した透
明材料から成る複数の高屈折率領域２２を透明材料から
成る低屈折率領域２１で支持した構成の光学部品２０と
を、図１に示すように順に積層して構成されている。

【００２５】図２の（Ａ）は、図１におけるＡ−Ａ‘線
に沿った受光部１２を含む断面を示す部分断面側面図、
（Ｂ）は、図１に示した密着型イメージセンサ２の受光
部１２と光学部品２０とを光源１００側から見た状態を
示す平面図である。これらの図に示すように、光学部品
２０は高屈折率領域２２と低屈折率領域２１とを含み、
高屈折率領域２２（本発明にかかわる導光手段）は、接
着層３０を介して、個々の受光部１２に１対１に対応し
て配置されている。各高屈折率領域２２は、原稿１４０
と受光部１２との間に延在して第１の端面４が受光部１
２に対向すると共に受光部１２に近接して配置され、第
１の端面４の反対側の第２の端面６は同一面内でほぼ一
定の方向にほぼ一定のピッチで配列されており、原稿１
４０に密着配置される。なお、図１などでは３つの受光
部１２および３つの高屈折率領域２２のみが示されてい
るが、実際にはこれらは原稿１４０の幅などに応じて多
数が配列されている。

【００２６】各高屈折率領域２２は透明な高屈折率の材
料を柱状に形成して成り、第１および第２の端面４、６
を除いて低屈折率領域２１内に埋設されて低屈折率領域
２１により支持され、したがって高屈折率領域２２の柱
軸方向に延在する側面は低屈折率領域２１により覆われ
ている。低屈折率領域２１の上面８と下面１６とは平行
に延在し、高屈折率領域２２の第１および第２の端面
４、６はそれぞれ低屈折率領域２１の上面８および下面
１６と同じ高さとなっている。

【００２７】透明基板１１の受光部配列面における受光
部１２の周辺領域は、高屈折率領域２２に対向する箇所
が、光源１００が発する光を透明基板１１から高屈折率
領域２２に出射させる開口部１４となっている。また、
受光部１２の光源１００側には不透明電極である下部電
極１３が配置され、光源１００からの光が受光部１２に
直接には入射しないように構成されている。ここで、光
ファイバのコア部とクラッド部の屈折率がその開口数を
決定するのと全く同様に、この導光手段の開口数は、低
屈折率領域２１と高屈折率領域２２とにより決定され
る。

【００２８】一般に、導光手段の開口数は、イメージセ
ンサ１０の被写界深度と光利用効率とのどちらを優先さ
せるかに基づいて選択される。この実施の形態例でも、
ハンディスキャナ、ファクシミリ、などの応用機器の要
求性能に基づいて設計される。具体的な材料と数値例を
挙げると、例えば、低屈折率領域２１は透明基板１１と
同じ材料の無アルカリガラスでその屈折率は１．５、高
屈折率領域２２は光学接着剤でその屈折率は１．６のも
のを用いる。この屈折率の選択は、光学部品２０が原稿
１４０から数十μｍ離れても十分な解像度が得られるよ
うに、また、十分な光利用効率が得られるように設計さ
れたものである。低屈折率領域２１と透明基板１１とを
同じ材料で形成する理由は、イメージセンサ１０と光学
部品２０とを接着したときに熱膨張による剥れ、反りを
防止し、受光部１２と高屈折率領域２２との１対１の対
応を確実にするためである。

【００２９】受光部１２の数が少ない場合、すなわち、
イメージセンサ１０の規模が小さい場合は、このような
剥れや反りの問題が軽減されるので、必ずしもイメージ
センサ１０の透明基板１１と光学部品２０の低屈折率領
域２１とで同じ材料を用いる必要は無い。この事情はこ
こで説明している実施の形態例以外の下記実施の形態例
においても同様である。

【００３０】受光部１２は、光電変換材料である水素化
アモルファスシリコンを２つの電極で挟んだ構成のフォ
トダイオードで、下部電極１３はＣｒなどの不透明材
料、上部電極１５はＩＴＯなどの透明電極で構成され
る。後述の製造方法によると、高屈折率領域２２の直径
を受光部１２の配列ピッチに正確に一致させるのは困難
だが、製造工程の設計ルールにしたがって両者ができる
限り等しくなるように設計することが望ましい。そのよ
うにして高屈折率領域２２の形状が決まると、開口部１
４の面積が受光部１２の面積と等しくなるように受光部
１２の形状を決定する。

【００３１】例えば、分解能３００ｄｐｉのイメージセ
ンサ１０の場合、受光部１２の配列ピッチは８４．７μ
ｍとなるので、高屈折率領域２２は直径８０μｍの柱状
とする。このとき、受光部１２を直径５６μｍの円形と
すれば、受光部１２と開口部１４の面積がほぼ等しくな
る。接着層３０は従来と同じ屈折率が１．５の光学接着
剤を用い、厚さは５μｍ以下とし、光学部品２０の厚さ
も従来と同じ２ｍｍ程度とする。

【００３２】次に、図１、図２を参照して本実施の形態
例の動作について説明する。光源１００から発せられた
光は、透明基板１１、開口部１４、接着層３０を順に通
過して高屈折率領域２２に入射する。高屈折率領域２２
と低屈折率領域２１のそれぞれの屈折率で決まるある角
度（以下では臨界角と呼ぶ）以下で入射した光は、高屈
折率領域２２の中を伝送されて原稿１４０を照明する。

【００３３】前述の数値例の場合では、臨界角は３３．
８°となる。この角度以上で入射した光は、高屈折率領
域２２の外部に漏れ出る。原稿１４０では光が反射され
て散乱し、高屈折率領域２２へ臨界角以下の角度で入射
する反射光の成分が伝送される。伝送される光の一部が
受光部１２に到達して光電変換され、原稿１４０の明暗
情報を反映した電気信号が得られる。

【００３４】ここで、受光部１２の位置と、対応する高
屈折率領域２２の第１の端面４の位置とが一致している
必要があるが、例えば、図３に示すように両者の配列に
多少のずれがあっても動作に支障は無い。これは、受光
部１２の面積と開口部１４の面積とが一定である限り光
の利用効率が一定であるためである。この事情により、
イメージセンサ１０と光学部品２０とを積層して接着す
る組立工程において、ある程度の位置合わせの許容誤差
が保証される。前述の数値例の場合には、この位置合せ
の許容度は±１２μｍ以下となる。

【００３５】図１に示した各構成要素の厚さは、それぞ
れ、イメージセンサ１０が１．１ｍｍ、光学部品２０が
２ｍｍ、光源１００が数ｍｍであり、全体は非常に小型
に形成されている。また、個々の受光部１２に対応した
専用の高屈折率領域２２を通じて原稿１４０の照明と反
射光の検出が実現されるので、原稿１４０と光学部品２
０とが密着しているときには高い解像度が得られる。こ
のように、小型で高分解能のスキャナが実現できるのは
従来の光ファイバ集束部材を用いた例と同様である。さ
らに、本実施の形態例では、これらの効果に加えて次の
２つの効果が得られる。

【００３６】第１に、光ファイバ集束部材を用いた従来
の構成に比べて光学部品２０の光の透過率が大きいため
に光利用効率が高い。本実施の形態例の密着型イメージ
センサ２では、透過率１／２の光ファイバ集束部材を用
いた従来の密着型イメージセンサに比べ約４倍の光利用
効率が得られる。したがって、読取速度を４倍に、また
は、光源出力を１／４に設定することができ、スキャナ
などの応用機器の使い勝手を向上させることができると
共に、小型・軽量化、低消費電力化を実現できる。

【００３７】第２に、本実施の形態例では導光手段を個
々の受光部１２に１対１に対応して設けるため、光学特
性が不均一になるという問題は発生せず、従来の構成で
課題であった、原稿１４０から入力面が離れたときに感
度補正に誤差が生じるという問題を回避できる。したが
って、原稿１４０から多少の浮きが生じた場合でも入力
画像に縦筋が現れ、画質が低下するといったことが無
い。

【００３８】以上説明したように、本実施の形態例の密
着型イメージセンサ２では受光部１２に１対１に対応し
た導光手段を用いるため、光利用効率を高めることがで
き、読取の高速化、小型・軽量化、低消費電力化を実現
できる。また、導光手段はその光学特性の均一性が優れ
ているので、入力画像の画質を向上させることができ
る。

【００３９】なお、上記実施の形態例では、受光部１２
および高屈折率領域２２の形状が図２に示したように平
面視円形であるとしたが、本発明はこれらの構成要素の
形状に制限を加えるものではない。すなわち、受光部１
２および高屈折率領域２２は図４の（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）の平面図に示したように、半円形や、長円、ある
いは矩形などとしても上述の場合と同様の効果が得られ
る。したがって、このような形状の受光部１２などの構
成要素を用いた密着型イメージセンサも本発明の実施の
形態例である。

【００４０】（第２の実施の形態例）以上では、屈折率
の異なる２種類の領域からなる光学部品２０を用いる構
成を例に説明したが、本発明の密着型イメージセンサは
このような構成に限るものではない。ここで説明する第
２の実施の形態例においては、低屈折率領域の外周を遮
光層で覆った構成の光学部品を用いる。

【００４１】図５は第２の実施の形態例の密着型イメー
ジセンサの構成を示す部分断面側面図で、図６の（Ａ）
は図５に示した密着型イメージセンサの受光部と光学部
品とを光源側から見た場合を示す部分平面図、（Ｂ）は
光学部品の一部を拡大して示す部分拡大平面図である。
これらの図面において、図１、図２と同一の要素には同
一の符号が付されている。

【００４２】密着型イメージセンサ１８は、光学部品２
０ｂが、受光部１２に１対１に対応して接着層３０を介
して対向して配置された高屈折率領域２２と、その外周
に配置された低屈折率領域２１ｂを備える点は第１の実
施の形態例と同様であるが、さらにその外周に遮光層２
３ｂと支持部材２４ｂとを備える点が第１の実施の形態
例と異なっている。すなわち、密着型イメージセンサ１
８では、各高屈折率領域２２は透明な高屈折率の材料を
柱状に形成して成り、各高屈折率領域２２の柱軸方向に
延在する側面は透明な低屈折率の材料から成る低屈折率
領域２１ｂにより覆われ、この低屈折率領域２１ｂは、
前記柱軸を中心とする層状に形成されている。

【００４３】そして、原稿１４０による反射光が、高屈
折率領域２２の第２の端面６の周辺領域を通じて受光部
１２に入射することを阻止すべく遮光層２３ｂが設けら
れ、前記柱軸を中心とする層状の低屈折率領域２１ｂの
外側がこの遮光層２３ｂにより覆われている。高屈折率
領域２２は、低屈折率領域２１ｂおよび遮光層２３ｂと
共に支持部材２４ｂ内に埋設された状態で支持部材２４
ｂにより支持されている。遮光層２３ｂはＣｒ（クロ
ム）、Ａｌ（アルミニウム）などの不透明材料で形成さ
れ、支持部材２４ｂは透明基板１１と同じ材料の無アル
カリガラスで形成されている。前述のように、イメージ
センサ１０の規模が小さい場合には、支持部材２４ｂの
材料として透明基板１１と異なる材料を用いることも可
能である。

【００４４】次に動作について説明する。光源１００か
ら発せられた光が原稿１４０を照明し、原稿１４０で反
射され散乱した光が受光部１２によって検出されるとい
う動作は第１の実施の形態例と同様である。しかし、こ
の密着型イメージセンサ１８では、図５に示したよう
に、支持部材２４ｂの中を伝播する照明光３２が原稿１
４０に到達し、原稿１４０で反射した場合、この光は、
遮光層２３ｂが存在するため、高屈折率領域２２に侵入
することはない。すなわち、受光部１２に到達する光
は、高屈折率領域２２の第２の端面６より入射した原稿
１４０からの反射光に制限されることになり、その結
果、第２の実施の形態例では、画像入力における分解能
が向上する。

【００４５】（第３の実施の形態例）第２の実施の形態
例では、光学部品の遮光手段として低屈折率領域２１ｂ
の外周に遮光層２３ｂを設けたが、本発明の密着型イメ
ージセンサはこの構成に限るものではない。第３の実施
の形態例においては、光学部品の原稿１４０に接触する
面のうち、高屈折率領域２２を除く領域を遮光層で覆っ
た構成の光学部品を用いる。図７はそのような第３の実
施の形態例の密着型イメージセンサの構成を示す部分断
面側面図である。図７において、図１、図２などと同一
の要素には同一の符号が付されている。

【００４６】図７に示したように、第３の実施の形態例
の密着型イメージセンサ３４は、光学部品２０ｃが、受
光部１２に１対１に対応して接着層３０を介して対向し
て配置された高屈折率領域２２と、その外周に配置され
た低屈折率領域２１を備える点は第１の実施の形態例と
同様である。

【００４７】しかし、この実施の形態例では、原稿１４
０による反射光が、高屈折率領域２２の第２の端面６の
周辺領域を通じて受光部１２に入射することを阻止する
遮光手段３６を備えている。高屈折率領域２２の第２の
端面６は、光学部品２０ｃの原稿１４０側の端面３８の
一部を形成して配列され、光学部品２０ｃの、原稿１４
０側の端面３８における、高屈折率領域２２の第２の端
面６を除いた領域は上記遮光手段３６を成す遮光層２３
ｃにより覆われている。遮光層２３ｃはたとえば黒色樹
脂などの光吸収材料により形成することができる。

【００４８】次に動作について説明する。光源１００か
ら発せられた光が原稿１４０を照明し、原稿１４０で反
射した光が受光部１２により検出されるという動作は第
１の実施の形態例の場合と同様である。しかし密着型イ
メージセンサ３４では、遮光層２３ｃが存在するため
に、光学部品２０ｃの端面３８において高屈折率領域２
２の第２の端面６以外の領域から反射光が低屈折率領域
２１に入射し、受光部１２に到達することはない。すな
わち、受光部１２に到達する光は、高屈折率領域２２の
第２の端面６より入射した原稿１４０からの反射光に制
限されることになり、その結果、第２の実施の形態例で
も、画像入力における分解能が向上する。

【００４９】（第４の実施の形態例）以下に説明する第
４の実施の形態例では、上述した第２、第３の実施の形
態例とは異なる構成の遮光手段を用いて同様の機能を達
成する。第４の実施の形態例においては、高屈折率領域
とその外周に配置した低屈折率領域とを不透明材料で固
定した構成の光学部品を用いる。図８はそのような第４
の実施の形態例の密着型イメージセンサを示す部分断面
側面図である。図中、図５と同一の要素には同一の符号
が付されている。

【００５０】図８に示した第４の実施の形態例の密着型
イメージセンサ４０でも上記密着型イメージセンサ１８
と同様、各受光部１２ごとに光学部品２０ｄを成す高屈
折率領域２２が設けられ、各高屈折率領域２２の側面は
層状の低屈折率領域２１ｂにより覆われている。しか
し、この密着型イメージセンサ４０は、各高屈折率領域
２２が低屈折率領域２１ｂと共に、第１および第２の端
面４、６を除いて不透明材料から成る支持部材４２内に
埋設されて同支持部材４に支持されており、そして、同
支持部材４は遮光手段を兼ねている点で密着型イメージ
センサ１８と異なっている。遮光手段として機能する支
持部材４２は、たとえば黒色あるいは乳白色のガラスま
たはプラスチック材料により形成することができる。

【００５１】次に動作について説明する。光源１００か
ら発せられた光が原稿１４０を照明し、原稿１４０で反
射した光が受光部１２により検出されるという動作は密
着型イメージセンサ１８の場合と同様である。しかし密
着型イメージセンサ４０では、不透明材料から成る支持
部材４２に高屈折率領域２２および低屈折率領域２１ｂ
が埋設されているため、光学部品２０ｄの端面３８にお
いて高屈折率領域２２の第２の端面６以外の領域から反
射光が高屈折率領域２２に入射して受光部１２に到達す
ることはない。すなわち、受光部１２に到達する光は、
高屈折率領域２２の第２の端面６より入射した原稿１４
０からの反射光に制限されることになり、その結果、第
４の実施の形態例でも、画像入力における分解能が向上
する。

【００５２】（第５の実施の形態例）上述した第２、第
３、第４の実施の形態例では、いずれも原稿１４０の読
み取りたい領域以外からの反射光を阻止することによ
り、高分解能の画像入力を実現するものであるが、これ
らとは異なる構成として同様の効果を得ることが可能で
ある。すなわち、第５の実施の形態例においては、光の
屈折ではなく反射を利用して光を伝送する導光手段を用
いる。図９はそのような第５の実施の形態例の密着型イ
メージセンサを示す部分断面側面図である。図中、図１
などと同一の要素には同一の符号が付されている。

【００５３】図９に示したように、第５の実施の形態例
の密着型イメージセンサ４４では、光学部品２０ｅは、
受光部１２ごとに個別に設けられた透明材料から成る複
数の導光部４６（本発明にかかわる導光手段）を含み、
各導光部４６は、原稿１４０と受光部１２との間に延在
して第１の端面４が受光部１２に対向すると共に受光部
１２に近接して配置され、第１の端面４の反対側の第２
の端面６は同一面内でほぼ一定の方向にほぼ一定のピッ
チで配列されており、原稿１４０に密着配置される。

【００５４】そして、光学部品２０ｅは、内面が鏡面に
形成された筒体を成す複数の反射層２６ｅをさらに含
み、各導光部４６は筒体を成す各反射層２６ｅ内に収容
され、各導光部４６の第１および第２の端面４、６は筒
体の両端部に露出している。各導光部４６は、第１およ
び第２の端面４、６を除いいて反射層と共に支持部材２
４ｅ内に埋設され、同支持部材２４ｅにより支持されて
いる。上記反射層２６ｅの材料としてはＡｌ、Ｃｒなど
光の反射率が高い金属が適している。また、支持部材２
４ｅおよび導光部４６の材料としては、様々なガラスあ
るいはプラスチック材料を用いることができる。

【００５５】次に動作について説明する。密着型イメー
ジセンサ２の場合と同様、光源１００から発せられた光
は原稿１４０を照明し、原稿１４０で反射した光が受光
部１２により検出される。しかし、密着型イメージセン
サ４４では、反射層２６ｅが設けられているため、反射
光が光学部品２０ｅの端面３８において導光部４６の第
２の端面６以外の領域から支持部材２４ｅに入射しても
反射層で遮断されて導光部４６に入射することができ
ず、受光部１２に到達することはない。すなわち、受光
部１２に到達する光は、導光部４６の第２の端面６より
入射した原稿１４０からの反射光に制限されることにな
り、その結果、第５の実施の形態例でも、画像入力にお
ける分解能が向上する。

【００５６】（第６の実施の形態例）上記実施の形態例
では、いずれの場合も、光源１００からの照明光はイメ
ージセンサ１０の透明基板１１を透過して原稿１４０に
到達する構成となっている。しかし、本発明は、このよ
うな構成に限定されるものではなく、たとえば、光源１
００から発せられた光が光学部品の導光手段に斜めから
入射して原稿１４０を照明する場合にも有効である。以
下では、このような構成の第６の実施の形態例の密着型
イメージセンサについて説明する。

【００５７】図１０の（Ａ）は第６の実施の形態例の密
着型イメージセンサを示す断面側面図、（Ｂ）は同密着
型イメージセンサの受光部と光学部品とを光源側から見
た場合を示す平面図である。また、図１１は、図１０の
（Ａ）の密着型イメージセンサを異なる方向から見た場
合の断面側面図である。なお、図１０の（Ａ）は密着型
イメージセンサを、受光部などの配列方向に見た場合を
示し、図１１は、同配列方向に直交する方向に密着型イ
メージセンサを見た場合を示している。また、図１０、
図１１において、図１、図２などと同一の要素には同一
の符号が付されている。

【００５８】図１０、図１１に示したように、密着型イ
メージセンサ４８は、上記密着型イメージセンサ２と基
本的に同様の構成であり、照明光５０を原稿１４０に照
射する不図示の光源と、原稿１４０による照明光の反射
光を受光して電気信号を発生する複数の受光部５６を有
するイメージセンサ５２と、反射光をイメージセンサ５
２に導く光学部品５４とを備えている。

【００５９】光学部品５４はイメージセンサ５２の各受
光部５６ごとに個別に設けられた透明材料から成る複数
の高屈折率領域５８を含み、各高屈折率領域５８は、原
稿１４０と受光部５６との間に延在して第１の端面４が
接着層３０を介して受光部５６に対向すると共に受光部
５６に近接して配置され、第１の端面４の反対側の第２
の端面６は同一面内でほぼ一定の方向にほぼ一定のピッ
チで配列されており、高屈折率領域５８の第２の端面６
が原稿１４０に密着配置される。高屈折率領域５８は第
１および第２の端面４、６を除いて、光学部品５４を構
成する透明な低屈折率領域６０内に埋設され、支持され
ている。

【００６０】イメージセンサ５２は、図１０の（Ａ）に
示したように、高屈折率領域５８に対して偏った位置に
配置されており、そのため低屈折率領域６０の上面８に
は十分なスペース６２が確保されている。密着型イメー
ジセンサ４８では、このスペース６２を通じて不図示の
光源より照明光５０が高屈折率領域５８に対して斜めに
入射し、第２の端面６近傍の高屈折率領域側面より高屈
折率領域５８内に入射した後、第２の端面６から出射し
て第２の端面６に対向する原稿箇所を照明する。

【００６１】イメージセンサ５２の受光部５６の形状は
本実施の形態例では、図１０の（Ｂ）に示したように、
高屈折率領域５８の第１の端面４より大きいものとなっ
ている。密着型イメージセンサ２では高屈折率領域２２
の第１の端面４から光を入射させる必要があるため、受
光部１２は第１の端面４より小さくしなければならない
が、密着型イメージセンサ４８ではその必要がなく、上
述のような構成が可能である。これにより、イメージセ
ンサ５２と光学部品５４との位置合せにおいて許容誤差
が大きくなり、組立が容易となる。ただし、密着型イメ
ージセンサ２のように高屈折率領域５８の第１の端面４
が受光部５６より大きい構成とすることも無論可能であ
る。

【００６２】低屈折率領域６０は様々なガラスあるいは
プラスチック材料により形成でき、高屈折率領域５８は
光学接着剤を用いて形成することができる。また、イメ
ージセンサ５２としては、上記実施の形態例と同じよう
に、透明基板上に薄膜半導体技術を用いて形成したもの
でもよいが、基板が不透明なイメージセンサ、例えば、
結晶シリコンウェハに形成したものも使用でき、本実施
の形態例では一例としてそのようなイメージセンサを用
いている。

【００６３】一般に、結晶シリコンで形成するイメージ
センサは透明基板に形成するイメージセンサに比べ、受
光部の配列方向の長さが短いので、所望の幅の原稿を読
み取る密着型イメージセンサを構成するためには、複数
のイメージセンサを光学部品の上面に並べた構成とする
必要がある。その場合、一般には、隣り合う２つのイメ
ージセンサ５２の受光部５６を、イメージセンサ５２の
隣接部において所望の解像度に対応するピッチで配列す
るのは困難である。そこで、本実施の形態例では、図１
１に示したように、各高屈折率領域５８は、受光部５６
の配列方向に直交する方向に対して傾斜させ、また各イ
メージセンサ５２のどの受光部に対応するかに応じて傾
斜角を変えている。したがって、１つのイメージセンサ
５２に関して、高屈折率領域５８の第１の端面４の配列
ピッチは、第２の端面６の配列ピッチより小さくなって
いる。さらに、各高屈折率領域５８の第１の端面４の幅
（受光部配列方向での幅）を第２の端面６の幅より若干
狭くし、柱状の高屈折率領域５８の形状が第１の端面４
側ほどしだいに狭くなるようテーパー状に形成してい
る。

【００６４】次に動作について説明する。図１０に示し
たように、光源１００から発せられた照明光５０は光学
部品５４の低屈折率領域６０の上面８に確保されたスペ
ース６２より低屈折率領域６０内に斜めに入射し、さら
に第２の端面６近傍の高屈折率領域側面より高屈折率領
域５８内に入射した後、第２の端面６から出射して第２
の端面６に対向する原稿箇所を照明する。

【００６５】そして、原稿１４０で反射し散乱した光の
中で、その散乱角度が、高屈折率領域５８と低屈折率領
域６０との屈折率で決まる臨界角よりも小さい角度の成
分が、高屈折率領域５８の内部で全反射を繰り返して伝
送されて、受光部１２に入射し電気信号に変換される。

【００６６】したがって、密着型イメージセンサ４８に
おいても密着型イメージセンサ２と同様の効果を得られ
ることに加えて、照明光を高屈折率領域５８の第１の端
面４から入射させる必要がないため、イメージセンサ５
２の受光部５６の面積を大きく設定することができ、光
利用効率をさらに高めることができる。また、イメージ
センサ５２と光学部品５４とを位置合わせする際の許容
誤差が大きくなり、製造が容易になることから製造コス
トの低減を実現できる。そして、密着型イメージセンサ
４８では、高屈折率領域５８を傾斜させているので、複
数のイメージセンサを用いる場合、イメージセンサ１０
間の継ぎ目部分でも受光部５６の配列ピッチは変化せ
ず、したがって入力画像の画質が低下することがない。

【００６７】以上、本発明の密着型イメージセンサの実
施の形態例について説明したが、本発明はこれらの実施
の形態例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に沿
ってイメージセンサの種類、光学部品の材料、開口数な
どを種々に選択設定するといったように、応用機器の要
求性能にしたがって、様々な構成要素の置換や設計変更
を行うことが可能である。

【００６８】（第７の実施の形態例）次に、本発明によ
る密着型イメージセンサの製造方法の一例として、上記
密着型イメージセンサ２を製造する場合を例に説明す
る。図１２の（Ａ）ないし（Ｄ）は第１の実施の形態例
の密着型イメージセンサ２を構成する光学部品の製造工
程を示す工程図である。第１の工程では、図１２の
（Ａ）に示したように、光学部品２０を構成する第１お
よび第２の基板６４、６６の板面上に複数の溝７２を相
互に平行に形成する。

【００６９】具体的には、第１および第２の基板６４、
６６は厚さ１〜２ｍｍ、一辺が１５ｃｍ程度の正方形の
無アルカリガラス（屈折率＝１．５）とし、溝７２の深
さは３０〜６０μｍ程度、配列のピッチは６３〜１２７
μｍ程度とする。このような複数の溝７２の配列は、以
下の手順により形成することができる。まず、第１の基
板６４の一板面にＣｒなどの金属層をスパッタ法などに
より一様な厚さに形成する。次に、フォトリソグラフィ
法により、この金属層に複数の溝７２のパターン（以下
では、エッチング・マスクと呼ぶ）を規則正しく形成す
る。

【００７０】最後に、この状態の基板をフッ酸などのエ
ッチング液に浸すと、金属層に設けた溝のパターンから
フッ酸が基板を等方的に侵食する。ここで、エッチング
・マスクのパターンについては、様々な選択が可能であ
る。フォトリソグラフィ法によりＣｒなどの金属層が除
去される面積が小さい場合は、エッチング処理によりほ
ぼ円筒状の溝７２が基板の表面に形成される。金属層が
除去される領域が広い場合は、残存する金属層の近傍で
は基板が等方的に侵食され、それ以外の場所では基板の
厚さ方向へ一様に侵食される。その結果、断面形状はお
おむね矩形であるが、図４の（Ｂ）に示したように、溝
底部の角が丸くなった溝が第１および第２の基板６４、
６６の表面に形成される。

【００７１】ここで、エッチング・マスクのパターンを
互いに平行な複数の帯状の開口とすれば、平行な溝７２
が基板の表面に形成されることになる。エッチング・マ
スクの複数の帯状の開口を少しずつ傾斜させたり、ある
いはテーパー状の開口を用いるなどすれば、例えば図１
１に示したように、両端部で配列ピッチや断面形状が異
なる溝７２を基板表面に形成することも可能である。

【００７２】第２の工程では、図１２の（Ｂ）に示した
ように、第１および第２の基板６４、６６を、溝７２が
形成された面を対向させて重ね合わせ相互に固定して第
１および第２の基板６４、６６の溝７２に高屈折率領域
２２とする透明材料を充填するか、または第１および第
２の基板６４、６６の溝７２に高屈折率領域２２とする
透明材料をあらかじめ充填して第２の基板６６を第１の
基板６４に重ねて固定する。

【００７３】具体的には、第１および第２の基板６４、
６６を、溝７２が形成された面を対向させ溝７２の位置
を一致させ重ね合わせて仮止めし、その一端を高屈折率
材料（屈折率＝１．６）を溜めた漕に浸し、毛細管現象
により溝７２に高屈折率材料を充填し、最後にこの材料
に光や熱を加えて硬化させる。あるいは、第１および第
２の基板６４、６６の溝７２に予め高屈折率の光学接着
剤（屈折率＝１．６）を充填しておき、互いに溝７２の
位置が一致するように重ね合わせて接着剤で固定する。
接着剤としては、透明基板を用いる場合はＵＶ照射によ
り硬化するものが使えるが、熱硬化型のものを用いても
良い。

【００７４】なお、本実施の形態例では第２の基板６６
にも溝７２を形成するとしたが、第２の基板６６には溝
７２を形成せずに光学部品を製造することも可能であ
る。その場合の高屈折率領域２２の断面形状は図４の
（Ａ）に示したようなものとなる。

【００７５】第３の工程では第１および第２の基板６
４、６６を、図１２の（Ｃ）に点線２００で示したよう
に、溝７２に対してほぼ垂直に、所要の間隔で切断す
る。この間隔は応用機器の要求に合わせて任意に設定す
ればよく、たとえば２ｍｍ程度とする。第４の工程で
は、図１２の（Ｄ）に示したように、切断面を研磨す
る。ここで研磨を行うのは、この光学部品２０の上面８
および下面１６での光の散乱を防ぐという光学的な理由
と、この光学部品２０を原稿１４０あるいはイメージセ
ンサ１０に密着させた際に、原稿１４０やイメージセン
サ１０の損傷を防ぐという機械的な理由による。

【００７６】このように本実施の形態例の密着型イメー
ジセンサの製造方法によれば、第１および第２の基板６
４、６６に複数の溝７２を形成し、溝７２内に透明材料
を充填して第１および第２の基板６４、６６を重ねる
か、または第１および第２の基板６４、６６を重ねた上
で、溝７２内に透明材料を充填することにより高屈折率
領域２２を含む光学部品２０を形成でき、光学部品２
０、したがって密着型イメージセンサ２を簡単に製造す
ることができる。

【００７７】（第８の実施の形態例）次に、本発明によ
る密着型イメージセンサの製造方法の他の例として、上
記密着型イメージセンサ１８の製造方法について説明す
る。

【００７８】図１３の（Ａ）ないし（Ｅ）は第２の実施
の形態例の密着型イメージセンサを構成する光学部品を
製造する工程を示す工程図である。図中、図５、図６、
図１２などと同一の要素には同一の符号が付されてい
る。ここで説明する密着型イメージセンサ１８の製造方
法が、上記密着型イメージセンサ２の製造方法と異なる
のは、上記第１の工程の後に、遮光層と低屈折率領域と
を溝７２の表面に形成する点である。すなわち、図１３
の（Ｂ）に示したように、第１および第２の基板６４、
６６に溝７２を形成した後、第１および第２の基板６
４、６６に形成された溝７２の内面に沿って遮光層２３
ｂを形成し、さらに遮光層２３ｂの上に層状の低屈折率
領域２１ｂを形成する。遮光層２３ｂは、スパッタ法な
どによりＡｌ、Ｃｒなどの金属膜を溝７２の表面に一様
に形成する。次に、低屈折率領域２１ｂとするＳｉＯ２
などの材料を例えばＣＶＤ法などにより遮光層２３ｂの
上に一様に形成する。これらの膜は厚さ１μｍ以下でも
充分にその光学的な目的を果たす。

【００７９】なお他の工程、すなわち図１３の（Ａ）に
示した工程は図１２の（Ａ）の工程と同一であり、図１
３の（Ｃ）ないし（Ｅ）に示した工程は図１２の（Ｂ）
ないし（Ｄ）の工程と同一である。 （第９の実施の形態例）次に、本発明による密着型イメ
ージセンサ２の密着型イメージセンサ２の製造方法の他
の例として、上記密着型イメージセンサ２の他の製造方
法について説明する。

【００８０】図１４の（Ａ）ないし（Ｅ）は第１の実施
の形態例の密着型イメージセンサ２を構成する光学部品
２０を製造する他の工程を示す工程図である。図中、図
１、図２、図１２などと同一の要素には同一の符号が付
されている。第１の工程では、図１４の（Ａ）に示した
ように、上記第７の実施の形態例の場合と同様に、第１
および第２の基板６４、６６に溝７２を形成する。第２
の工程では、図１４の（Ｂ）に示したように、第１の基
板６４に形成した各溝７２内にそれぞれ導光手段とする
光ファイバ７４を配設する。これは、例えば、ある程度
の柔軟性を持つプラスチック製光ファイバを、第１の工
程で形成した溝７２を持つ第１の基板６４に巻き取るこ
とにより行える。第１の基板６４を回転させながら、溝
７２の配列ピッチに対応した一定の間隔で光ファイバ７
４を送り出す位置を基板に対して平行移動することによ
り、基板が一回転するごとに光ファイバ７４が隣の溝７
２に落ち込み、規則正しく光ファイバ７４を配列するこ
とができる。

【００８１】そして、第３の工程として、図１４の
（Ｃ）に示したように、第２の基板６６を、光ファイバ
７４を挟んで第１の基板６４に重ねて第１の基板６４に
固定する。その後の工程は、上記第７の実施の形態例に
おける第３、第４の工程と同じであり、第４、第５の工
程として、図１４の（Ｄ）および（Ｅ）に示したよう
に、第１および第２の基板６４、６６を切断し、端面を
研磨する。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の密着型イメ
ージセンサでは、光学手段を構成する導光手段は各受光
素子ごとに個別に設けられており、原稿からの反射光
は、導光手段の第２の端面より導光手段に入射し導光手
段内を伝搬して第１の端面より出射すると共に、同第１
の端面に対向する光電変換手段の受光素子に入射して電
気信号に変換される。そして、本発明の密着型イメージ
センサでは、従来のように光ファイバ集束部材を用い
ず、導光手段内での光の減衰はほとんど無視できるの
で、照明光は減衰することなく原稿に到達し、また反射
光も減衰することなく受光素子に入射する。そのため、
光の透過率が約５０％である光ファイバ集束部材を用い
た従来の密着型イメージセンサに比べて光利用効率は約
４倍に向上し、本発明の密着型イメージセンサによりス
キャナを構成した場合、読み取り速度を４倍にまで高め
たり、あるいは照明手段の光出力を１／４にまで低下さ
せることができる。

【００８３】たとえば読み取り速度を高く設定した場合
には短時間で原稿を走査することができるので、使い勝
手の良いスキャナを実現できる。一方、光出力を低下さ
せた場合には、光源を小さくできることから小型化、軽
量化、ならびに低消費電力化を図ることができると共
に、小型化および軽量化の結果、特にハンディスキャナ
などの場合には操作性が向上する。

【００８４】また、従来の密着型イメージセンサでは、
原稿と受光素子との間に介在する光ファイバ集束部材の
光学的特性が不均一であるという問題があったが、本発
明では、導光手段は各受光素子ごとに個別に設けられて
いるので、このような問題は発生しない。したがって、
上記光学的特性が不均一であることに対応する感度補正
は不要であり、読み取り画像に縦筋が現れるという問題
も発生せず、読み取り画像は高画質となる。

【００８５】さらに、本発明の密着型イメージセンサの
製造方法によれば、第１の基板に複数の溝を形成し、溝
内に透明材料を充填して第２の基板を重ねるか、または
第１および第２の基板を重ねた上で、溝内に透明材料を
充填することにより導光手段を含む上記光学手段を形成
でき、簡単に光学手段を製造することができる。また、
本発明の他の密着型イメージセンサの製造方法によれ
ば、第１の基板に複数の溝を形成し、各溝に光ファイバ
を配置した上で、第２の基板を重ねることにより導光手
段を含む上記光学手段を形成でき、簡単に光学手段を製
造することができる。したがって、本発明の密着型イメ
ージセンサの製造方法により本発明に係る密着型イメー
ジセンサを容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態例を示す部分分解斜
視図である。

【図２】（Ａ）は、図１におけるＡ−Ａ‘線に沿った受
光部を含む断面を示す部分断面側面図、（Ｂ）は、図１
に示した密着型イメージセンサの受光部と光学部品とを
光源側から見た場合を示す平面図である。

【図３】図１に示した密着型イメージセンサの受光部と
光学部品とを光源側から見た場合を示す平面図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は高屈折率領域および
受光部の他の例を示す平面図である。

【図５】第２の実施の形態例の密着型イメージセンサの
構成を示す部分断面側面図である。

【図６】（Ａ）は図５に示した密着型イメージセンサの
受光部と光学部品とを光源側から見た場合を示す部分平
面図、（Ｂ）は光学部品の一部を拡大して示す部分拡大
平面図である。

【図７】第３の実施の形態例の密着型イメージセンサの
構成を示す部分断面側面図である。

【図８】第４の実施の形態例の密着型イメージセンサを
示す部分断面側面図である。

【図９】第５の実施の形態例の密着型イメージセンサを
示す部分断面側面図である。

【図１０】（Ａ）は第６の実施の形態例の密着型イメー
ジセンサを示す断面側面図、（Ｂ）は同密着型イメージ
センサの受光部と光学部品とを光源側から見た場合を示
す平面図である。

【図１１】図１０の（Ａ）の密着型イメージセンサを異
なる方向から見た場合の断面側面図である。

【図１２】（Ａ）ないし（Ｄ）は第１の実施の形態例の
密着型イメージセンサを構成する光学部品の製造工程を
示す工程図である。

【図１３】（Ａ）ないし（Ｅ）は第２の実施の形態例の
密着型イメージセンサを構成する光学部品を製造する工
程を示す工程図である。

【図１４】（Ａ）ないし（Ｅ）は第１の実施の形態例の
密着型イメージセンサを構成する光学部品を製造する他
の工程を示す工程図である。

【図１５】従来の密着型イメージセンサを示す部分分解
斜視図である。

【図１６】（Ａ）は、図１５に示した密着型イメージセ
ンサの受光部を含むＡ−Ａ‘線に沿った断面を示す断面
側面図、（Ｂ）は図１５に示した密着型イメージセンサ
の受光部と光ファイバ集束部材とを光源側から見た状態
を示す平面図である。

【符号の説明】

２……密着型イメージセンサ、４……第１の端面、６…
…第２の端面、８……上面、１０……イメージセンサ、
１１……透明基板、１２……受光部１２……不透明電
極、１４……開口部、１６……下面、１８……密着型イ
メージセンサ、２０……光学部品、２０ｂ……光学部
品、２０ｃ……光学部品、２０ｅ……光学部品、２１…
…低屈折率領域、２１ｂ……低屈折率領域、２２、２２
ｂ……高屈折率領域、２３ｂ……遮光層、２３ｃ……遮
光層、２４ｂ……支持部材、２４ｅ……支持部材、２６
ｅ……反射層、３０……接着層、３２……照明光、３４
……密着型イメージセンサ、３６……遮光手段、３８…
…端面、４０……密着型イメージセンサ、４２……支持
部材、４４……密着型イメージセンサ、４６……導光
部、４８……密着型イメージセンサ、５０……照明光、
５２……イメージセンサ、５４……光学部品、５６……
受光部、５８……高屈折率領域、６０……低屈折率領
域、６２……スペース、６４……第１の基板、６６……
第２の基板、７２……溝、７４……光ファイバ、１００
……光源、１１１……透明基板、１１２……受光部、１
２０……光ファイバ集束部材、１２１……光ファイバ、
１２２……不透明部、１３０……接着層、１４０……原
稿、１５０……密着型イメージセンサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B047 AA01 BB02 BC05 BC08 BC09 BC12 5C024 AA01 CA12 EA00 EA09 FA02 5C051 AA01 BA04 DA03 DB01 DB04 DB06 DB24 DB25 DB28 DB35 DC02 DC04 DC05 DC07 FA02 5C072 AA01 BA01 BA06 CA02 CA09 DA04 DA08 DA15 DA21 DA25 EA07 FA05 XA01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光を原稿に照射する照明手段と、前
   記原稿による前記照明光の反射光を受光して電気信号を
   発生する複数の受光素子を有する光電変換手段と、前記
   反射光を前記光電変換手段に導く光学手段とを備えた密
   着型イメージセンサにおいて、 前記光学手段は前記光電変換手段の各受光素子ごとに個
   別に設けられた透明材料から成る複数の導光手段を含
   み、 各導光手段は、前記原稿と前記受光素子との間に延在し
   て第１の端面が前記受光素子に対向すると共に前記受光
   素子に近接して配置され、前記第１の端面の反対側の第
   ２の端面は同一面内でほぼ一定の方向にほぼ一定のピッ
   チで配列され、 前記導光手段の前記第２の端面が前記原稿に密着して配
   置されることを特徴とする密着型イメージセンサ。
2. 【請求項２】 各導光手段は透明な高屈折率の材料を柱
   状に形成して成り、各導光手段の柱軸方向に延在する側
   面は透明な低屈折率の材料により覆われていることを特
   徴とする請求項１記載の密着型イメージセンサ。
3. 【請求項３】 前記原稿による前記反射光が、前記導光
   手段の前記第２の端面の周辺領域を通じて前記受光素子
   に入射することを阻止する遮光手段を備えたことを特徴
   とする請求項２記載の密着型イメージセンサ。
4. 【請求項４】 各導光手段の前記側面を覆う前記低屈折
   率の材料は、各導光手段ごとに前記柱軸を中心とする層
   状に形成され、外側が前記遮光手段を成す遮光層により
   覆われている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。
5. 【請求項５】 前記導光手段の前記第２の端面は、前記
   光学手段の原稿側端面の一部を形成して配列され、前記
   光学手段の、前記原稿側端面における、前記導光手段の
   前記第２の端面を除いた領域が前記遮光手段を成す遮光
   層により覆われている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。
6. 【請求項６】 各導光手段の前記側面を覆う前記低屈折
   率の材料は、各導光手段ごとに前記柱軸を中心とする層
   状に形成され、前記導光手段は、層状の前記低屈折率の
   材料と共に、前記第１および第２の端面を除いて不透明
   材料から成る支持部材内に埋設されて同支持部材に支持
   され、同支持部材は前記遮光手段を兼ねていることを特
   徴とする請求項３記載の密着型イメージセンサ。
7. 【請求項７】 前記光学手段は、内面が鏡面を成す複数
   の筒体を含み、各導光手段は筒体内に配置され、各導光
   手段の前記第１および第２の端面は筒体の両端部に露出
   していることを特徴とする請求項１記載の密着型イメー
   ジセンサ。
8. 【請求項８】 前記照明光は、前記導光手段の前記第１
   の端面または側面を通じて前記導光手段の内部に入射
   し、前記導光手段の前記第２の端面より出射して前記原
   稿を照明することを特徴とする請求項１記載の密着型イ
   メージセンサ。
9. 【請求項９】 照明光を原稿に照射する照明手段と、前
   記原稿による前記照明光の反射光を受光して電気信号を
   発生する複数の受光素子を有する光電変換手段と、前記
   反射光を前記光電変換手段に導く光学手段とを備え、 前記光学手段は前記光電変換手段の各受光素子ごとに個
   別に設けられた透明材料から成る複数の導光手段を含
   み、 各導光手段は、前記原稿と前記受光素子との間に延在し
   て第１の端面が前記受光素子に対向すると共に前記受光
   素子に近接して配置され、前記第１の端面の反対側の第
   ２の端面は同一面内でほぼ一定の方向にほぼ一定のピッ
   チで配列され、 前記導光手段の前記第２の端面が前記原稿に密着して配
   置される密着型イメージセンサを製造する方法であっ
   て、 前記光学手段を構成する第１の基板の板面上に複数の溝
   を交差することなく形成し、 前記光学手段を構成する第２の基板を、前記第１の基板
   の前記溝が形成された面に重ね前記第１の基板に対し固
   定して前記第１の基板の前記溝に前記導光手段とする前
   記透明材料を充填するか、または前記第１の基板の前記
   溝に前記導光手段とする前記透明材料を充填して前記第
   ２の基板を前記第１の基板の前記溝が形成された面に重
   ね前記第１の基板に対して固定し、 前記第１および第２の基板を前記溝に対しおおむね垂直
   に切断して所要寸法の前記光学手段を得ることを特徴と
   する密着型イメージセンサの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記第１の基板の前記溝に前記透明材
    料を充填する前に、前記第１の基板に形成された前記溝
    の内面に不透明材料から成る遮光層を形成し、前記遮光
    層の表面に、前記透明材料より屈折率の低い材料から成
    る低屈折率層を形成することを特徴とする請求項９記載
    の密着型イメージセンサ。
11. 【請求項１１】 照明光を原稿に照射する照明手段と、
    前記原稿による前記照明光の反射光を受光して電気信号
    を発生する複数の受光素子を有する光電変換手段と、前
    記反射光を前記光電変換手段に導く光学手段とを備え、 前記光学手段は前記光電変換手段の各受光素子ごとに個
    別に設けられた透明材料から成る複数の導光手段を含
    み、 各導光手段は、前記原稿と前記受光素子との間に延在し
    て第１の端面が前記受光素子に対向すると共に前記受光
    素子に近接して配置され、前記第１の端面の反対側の第
    ２の端面は同一面内でほぼ一定の方向にほぼ一定のピッ
    チで配列され、 前記導光手段の前記第２の端面が前記原稿に密着して配
    置される密着型イメージセンサを製造する方法であっ
    て、 前記光学手段を構成する第１の基板の板面上に複数の溝
    を交差することなく形成し、 前記第１の基板に形成した前記溝内にそれぞれ前記導光
    手段とする光ファイバを配設し、 前記光学手段を構成する第２の基板を、前記光ファイバ
    を挟んで前記第１の基板に重ねて前記第１の基板に固定
    し、 前記第１および第２の基板を前記溝に対しおおむね垂直
    に切断して所要寸法の前記光学手段を得ることを特徴と
    する密着型イメージセンサの製造方法。