JP2004120775A

JP2004120775A - イメージセンサユニット

Info

Publication number: JP2004120775A
Application number: JP2003356095A
Authority: JP
Inventors: Tetsuro Nakamura; 中村　哲朗; Eiichiro Tanaka; 田中　栄一郎; Shinji Fujiwara; 藤原　慎司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】光ファイバアレイを用いた完全密着型イメージセンサユニットにおいて、センサの感度ばらつきを小さくし、ユニット自体の小型・軽量化を可能にする。
【解決手段】透明ガラス板２７の原稿密着面側の端には遮光層３１を形成し、受光素子側にはＥＬ光源２９を形成し、このＥＬ光源により、透明ガラス板２７及び光ファイバアレイ２６を透して原稿３０を照明する。原稿３０からの光情報は、光ファイバアレイ２６を通して受光素子アレイ２２に光の交錯なく導く構成となっている。
【選択図】図３

Description

　本発明は光学画像を電気信号に変換する完全密着型イメージセンサユニットに関するものである。

　従来の光ファイバアレイを用いた完全密着型イメージセンサユニットは、図４に示す様に、半導体イメージセンサ素子４１に形成した受光素子アレイ４２が当接するように実装され、光ファイバアレイ４３の他端側に密着して置いた原稿４４をその上方からＬＥＤアレイ４５により照明し、その光情報を光ファイバアレイ４３を用いて受光素子アレイ４２に導き画像信号に変換していた。
特開平３−３８９６３号公報

　しかしながら上記のようなイメージセンサユニットでは、光源にＬＥＤアレイ４５を用いているため原稿面照度のばらつきが大きく、センサの感度ばらつきを大きくし、画像読みとりの性能を低下させていた。また原稿４４からＬＥＤアレイ４５まで、ある程度距離をおく必要があり、ユニット自体のサイズも大きなものとなっていた。

　上記問題点を解決するために本発明のイメージセンサユニットは、面発光体光源と前記面発光体光源からの光を透して原稿を照明するための透明板と、前記照明させられた原稿からの光が導かれる受光素子アレイとを備え、前記面発光体光源は、前記透明板の上面よりも小さい面積を有し、且つ、前記透明板の側面を超えないように前記透明板の上面の範囲内に設けられる、ことを特徴とする。

　また本発明のイメージセンサユニットは、面発光体光源と、前記面発光体光源からの光を透して原稿を照明するための透明板と、前記照明させられた原稿からの光が導かれる受光素子アレイとを備え、前記面発光体光源は、その下面部が前記透明板の前記上面に当接して設けられる、ことを特徴とする。

　本発明は上記した構成によって、原稿に近接した発光体であるＥＬにより原稿面を均一に照射し、原稿からの光情報を光ファイバアレイにより光情報の交錯（クロストーク）及び不必要な光情報（フレア光）無しに受光素子アレイに導くことにより、高品質、高分解能の画像読み取りを実現させるとともに、イメージセンサユニット自体の小型・軽量化を可能にするものである。

　本発明の第１の態様のイメージセンサユニットは、面発光体光源と前記面発光体光源からの光を透して原稿を照明するための透明板と、前記照明させられた原稿からの光が導かれる受光素子アレイとを備え、前記面発光体光源は、前記透明板の上面よりも小さい面積を有し、且つ、前記透明板の側面を超えないように前記透明板の上面の範囲内に設けられる、ことを特徴とする。

　そして、本発明の第２の態様のイメージセンサユニットは、面発光体光源は、透明板の両側面に対して間隔を空けて、前記透明板の上面の範囲内に設けられることを特徴とする。

　そして、本発明の第３の態様のイメージセンサユニットは、面発光体光源と、前記面発光体光源からの光を透して原稿を照明するための透明板と、前記照明させられた原稿からの光が導かれる受光素子アレイとを備え、前記面発光体光源は、その下面部が前記透明板の前記上面に当接して設けられる、ことを特徴とする。

　また、本発明の第４の態様のイメージセンサユニットは、面発光体光源は、透明板の上面よりも小さい面積を有し、且つ、前記透明板の側面を超えないように前記透明板の上面の範囲内に設けられることを特徴とする。

　また、本発明の第５の態様のイメージセンサユニットは、面発光体光源は、透明板の上面に直接形成されることを特徴とする。

　そして、本発明の第６の態様のイメージセンサユニットは、面発光体光源は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）であることを特徴とする。

　なお、本発明の他の態様のイメージセンサユニットは、複数の光ファイバを整列して形成した光ファイバアレイと、この光ファイバアレイの一端側に設けた複数個の受光素子アレイとを備え、前記光ファイバは中心部のコアと、このコアの外表面に設けたクラッドと、このクラッドの外表面に設けた光吸収体層により構成されており、光ファイバアレイの他端側を原稿密着面とした完全密着型イメージセンサに於て、前記光ファイバアレイの側面に密着して透明板を配置し、さらに前記光ファイバアレイ及び透明板を二枚の不透明基板で両側から挟み、前記透明板の一端側（受光素子アレイ側）に発光体（光源）を、他端側（原稿密着面側）に遮光層を設けたことを特徴とする。

　また、本発明の他の態様のイメージセンサユニットは、発光体として厚膜ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）を透明板の一端側に張り付けたことを特徴とした。

　また、本発明の他の態様のイメージセンサユニットは、発光体として薄膜ＥＬを直接透明板の一端側に形成することを特徴とした。

　また、本発明の他の態様のイメージセンサユニットは、発光体として厚膜ＥＬを厚膜印刷により直接透明板の一端側に形成することを特徴とした。

　そして、具体的な手段として、光源として面発光が可能なＥＬを用い、これを照明光を取り入れるスリットである透明ガラス板に直接形成する構造にしたものである。

　以下本発明の一実施例のイメージセンサについて、図面を参照しながら説明する。

　図１の（ａ）、（ｂ）は各々本発明の実施例における完全密着型イメージセンサの光ファイバアレイプレートの断面図及び平面図を示すものである。１は原稿からの光情報を導くための光ファイバアレイ、２は第一の光ファイバアレイの中に特定のピッチで設けられた光吸収体層、３は第一の光ファイバアレイの側面に密着して設けられた透明ガラス板、８は光ファイバアレイ１と透明ガラス板３を挟んでいる二枚の不透明ガラス基板、である。

　図２は光ファイバアレイを構成する光ファイバの構成図である。１１はコア、１２はコア１１の外表面に形成されたクラッド、１３はさらにクラッド１２の外表面に形成された光吸収体層である。

　図３は本発明の実施例における完全密着型イメージセンサユニットの正面断面図である。２１はイメージセンサチップ、２２はイメージセンサチップ２１の表面上に形成された受光素子アレイ、２３はイメージセンサチップ２１の表面上に設けられた電極、２４は不透明ガラス基板２８の表面上に形成された回路導体層、２６は受光素子アレイ２２に対応するように配置された光ファイバアレイ、２７は第一の光ファイバアレイ２６の側面に密着されるように配置した透明ガラス板、２８は光ファイバアレイ２６及び透明ガラス板２７を挟んでいる二枚の不透明ガラス基板、２５は不透明ガラス基板２８及び光ファイバアレイ２６にイメージセンサチップ２１を実装するための透明光硬化型絶縁樹脂、２９は透明ガラス板２７の受光素子アレイ側に形成した原稿を照明するためのＥＬ光源、３０は読み取るべき原稿、３１は透明ガラス板２７の原稿密着面側に設けられた遮光層である。

　次に、以上のように構成された完全密着型イメージセンサユニットの詳部について詳細に説明する。

　まず半導体プロセスを用いて単結晶シリコン基板（ウエハ）上に、フォトトランジスタまたはフォトダイオード等の受光素子アレイ２２とＣＣＤやＭＯＳ、バイポーラＩＣ等のアクセス回路（図示せず）を設けたものを作る。各電極２３については、Ａｌ電極上にワイヤーボンダによりＡｕワイヤーバンプを形成した構造になっている。その後このウエハを高精度ダイシング技術により切断し、半導体イメージセンサチップ２１を作る。

　次に直径がおよそ２５ｍの光ファイバのクラッド１２の外表面に厚さ２〜３ｍの光吸収体層１３を形成し、この光ファイバ多数本を帯状に並列に並べ光ファイバアレイ１（２６）を作製し、この側面に密着するように透明ガラス板３（２７）を合わせ、二枚のガラスより成る不透明ガラス基板２８に挟み込んで、両側から圧力を加えながらガラス融点程度の熱を加え光ファイバアレイプレートを作製する。次に不透明ガラス基板２８の一端表面に、ＡｕやＡｇ−Ｐｔ等の貴金属を用いてスクリーン印刷法かまたはフレキシブルプリント基板を張り付けることにより回路導体層２４を形成する。さらに、スクリーン印刷法によって黒色樹脂を透明ガラス板３（２７）の他端（原稿密着面側）に塗布し遮光層３１を形成する。次に、先ほど作製したイメージセンサチップ２１を、受光素子アレイ２２が光ファイバアレイ１（２６）に密着するように、アクリレート系の透明光硬化型絶縁樹脂２５を介してフェイスダウンボンディングで、電極２３が回路導体層２４の所定の位置に接続する様に実装する。

　この完全密着型イメージセンサを用いて、厚膜ＥＬ光源２９を透明ガラス板２７の受光素子アレイ側に厚膜印刷法を用いて実装し、このＥＬ光源２９からの光を、透明ガラス板３（２７）を透して入射させ、光ファイバアレイ１（２６）を透して原稿３０を照明させる。この際、光ファイバアレイ１（２６）を構成する光ファイバの光吸収体層１３に関しては、ある程度光が通るように、光の透過率を約２０％程度にしている。

　この時不透明ガラス基板２８、遮光層３１等があることにより、ＥＬ光源２９からの光が原稿３０に到達せずに直接受光素子アレイ２２に入る光（フレア光）を消去することができた。

　原稿３０からの光情報は、光ファイバアレイ１（２６）により、光の交錯（クロストーク）なしに、一対一の対応で受光素子アレイ２２に導かれる。

　この様にした結果、８ｄｏｔｓ／ｍｍの受光素子アレイを用いるとＭＴＦ値が４ｌｐ／ｍｍで６５％、またセンサの感度ばらつきが従来（ＬＥＤアレイを光源として採用）２５％であったのが１５％と小さくなり、高性能読み取りが可能な完全密着型イメージセンサユニットが実現できた。また、光源と原稿面距離を従来の１０ｍｍから１．５ｍｍと近づけることができ、センサユニット全体の大きさとしておよそ半分に小型・軽量化できた。

　本発明にかかるイメージセンサユニットは、センサの感度ばらつきを小さくし、イメージセンサユニット自体の小型・軽量化を可能にすることができ、光学画像を電気信号に変換する完全密着型イメージセンサユニット等として有用である。

（ａ)本発明の実施例における光ファイバアレイプレートの側面断面図（ｂ)同平面図本発明の実施例における光ファイバの構成図本発明の実施例における完全密着型イメージセンサユニットの正面断面図従来のイメージセンサユニットの断面図

符号の説明

　１　　光ファイバアレイ
　２　　光吸収体層
　３　　透明ガラス板
　８　　不透明ガラス基板
　１１　　コア
　１２　　クラッド
　１３　　光吸収体層
　２１　　イメージセンサチップ
　２２　　受光素子アレイ
　２３　　電極
　２４　　回路導体層
　２５　　透明光硬化型絶縁樹脂
　２６　　光ファイバアレイ
　２７　　透明ガラス板
　２８　　不透明ガラス基板
　２９　　ＥＬ光源
　３０　　原稿
　３１　　遮光層

Claims

面発光体光源と、
　前記面発光体光源からの光を透して原稿を照明するための透明板と、
　前記照明させられた原稿からの光が導かれる受光素子アレイとを備え、
　前記面発光体光源は、前記透明板の上面よりも小さい面積を有し、且つ、前記透明板の側面を超えないように前記透明板の上面の範囲内に設けられる、ことを特徴とするイメージセンサユニット。
面発光体光源は、透明板の両側面に対して間隔を空けて、前記透明板の
　上面の範囲内に設けられることを特徴とする請求項1記載のイメージセンサユニット。
面発光体光源と、
　前記面発光体光源からの光を透して原稿を照明するための透明板と、
　前記照明させられた原稿からの光が導かれる受光素子アレイとを備え、
　前記面発光体光源は、その下面部が前記透明板の前記上面に当接して設けられる、ことを特徴とするイメージセンサユニット。
面発光体光源は、透明板の上面よりも小さい面積を有し、且つ、前記透明板の側面を超えないように前記透明板の上面の範囲内に設けられることを特徴とする請求項３記載のイメージセンサユニット。
面発光体光源は、透明板の上面に直接形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のイメージセンサユニット。
面発光体光源は、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のイメージセンサユニット。