JP2865936B2 - イメージスキャナ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ライトバルブを備
えたイメージスキャナに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば新聞や雑誌の記事等の原稿
をセットすることにより原稿の一部を読み取ることが可
能なイメージスキャナが、画像入力装置として注目され
ている。

【０００３】従来のイメージスキャナには、ワードプロ
セッサ等の電子ファイリングシステムに接続されて使用
する機種と、単独で使用する機種とがある。

【０００４】これらのイメージスキャナは、光電変換素
子（ＣＣＤ）から成るラインセンサを一定の方向に走査
することにより、画像データを読み取ることが可能であ
る。

【０００５】図１４は従来のイメージスキャナの画像読
み取り部の構成を示す斜視図である。

【０００６】同図に示すように、従来のイメージスキャ
ナの画像読み取り部は、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレ
イ112 、レンズ113 及びＣＣＤから成るラインセンサ11
4 を備えている。

【０００７】このような構成において、画像情報が読み
取られるべき原稿111 にＬＥＤアレイ112 からの光が照
射されると、原稿111 からの反射光はレンズ113 を介し
てラインセンサ114 へ入射し、ラインセンサ114 によっ
て電気信号に変換される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のイメ
ージスキャナでは、その画像読み取り部にラインセンサ
が使用されているため、例えばＡ４サイズやＢ４サイズ
の比較的大きな原稿を１回の走査で読み取ることができ
ず、又、レンズが使用されているため、画像読み取り部
のシステム構成が複雑となるという問題点がある。

【０００９】従って、本発明は、読み取り操作を容易に
行うことのできるイメージスキャナを提供するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】原稿の画像を読み取る画
像読み取り部を備えたイメージスキャナであって、画像
読み取り部はそれぞれが電極を有し、書き込むべき光が
入射する側の第１の基板と第１の基板に対向する第２の
基板との間に設けられている液晶層と、液晶層と第１の
基板との間に設けられており入射された光によりインピ
ーダンスが変化する光導電体層と、液晶層と第２の基板
との間に設けられており液晶層を反射面として用いる光
導波路と、光導波路に光を導入する光源と、光導波路を
伝搬した光源からの光を受け取ると共にこの光を電気信
号に変換する受光手段とを備えた液晶ライトバルブを含
み、２つの基板に設けられている電極間に電圧が印加さ
れているときに、光導電層の光が入射した部分のインピ
ーダンスが低下し、インピーダンスが低下した部分に接
する液晶層の分子の配向状態が変化して屈折率が光導波
路の屈折率よりも大きくなって光導波路を伝搬する光の
強度が減衰され、入射された光に対応した電気信号が得
られるように構成されている。

【００１１】

【作用】情報を含む光が無い状態（暗状態）で液晶ライ
トバルブの２つの基板に設けられている電極間に電圧を
印加した場合、光導電体層のインピーダンスは液晶層の
インピーダンスに比べて大きいので、液晶層の液晶には
電圧が殆ど印加されず、液晶の配向状態は変化しない。
この状態では、光導波路を伝搬する光の偏光方向から見
て、光導波路の屈折率よりも液晶の屈折率が小さく設定
されているため、光源からの光は光導波路を伝搬するこ
とができ、受光手段によって光信号を受け取ることがで
きる。又、情報を含む光が液晶ライトバルブに入射した
状態（明状態）で２つの基板に設けられている電極間に
電圧を順次印加した場合、明状態では光導電体層のイン
ピーダンスは低くなり、液晶層の液晶に電圧が印加され
るため、液晶の配向状態が変化し、暗状態では光導電体
層のインピーダンスは変化しないので、液晶の配向状態
は変化しない。このとき、光導波路に近接する液晶が配
向変化した部分では、光導波路を伝搬する光の偏光方向
から見て、光導波路の屈折率よりも液晶の屈折率が大き
くなるため、光源からの光は光導波路を伝搬する途中、
液晶が配向変化した部分で液晶方向に漏れ、受光手段に
よって受け取られる光信号の強度が変化する。従って、
電極の走査と、受光手段から出力される電気信号とを同
期させて取り込むことにより、情報を含む光に対応した
情報を電気的に得ることができる。このように、情報を
含む光に対応して液晶層に形成された情報を光信号とし
て読み出すと共に、電気信号として直接読み出すことが
できる。

【００１２】本発明に係るイメージスキャナでは、この
ような液晶ライトバルブを画像読み取り部に用いている
ので、読み取り操作を容易に行うことができる。

【００１３】又、光が入射する側の第１の基板をファイ
バプレートから形成することにより、原稿から反射され
た画像情報を含んだ光が液晶ライトバルブに直接入射
し、レンズ系が不要となるため、安価なイメージスキャ
ナを実現できる上に、装置の小型化が可能となる。

【００１４】

【実施例】以下に、図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

【００１５】図２は本発明に係るイメージスキャナに備
えられている液晶ライトバルブの第１の実施例の構成を
示す断面図である。

【００１６】同図に示すように、この実施例のイメージ
スキャナに備えられている液晶ライトバルブ10は、ガラ
ス基板11及び12、反射防止膜13、透明電極14、対向電極
15、光導波路16、光導電体層17、遮光層18、配向膜19及
び20、スペーサ21並びに液晶層22を備えている。

【００１７】この液晶ライトバルブ10は、以下のように
して製造される。

【００１８】先ず、透光性基板であるガラス基板11上
に、二酸化ケイ素（ＳｎＯ₂ ）から成る透明導電膜をス
パッタ法を用いて蒸着し、フォトリソプロセスを介して
ストライプ状にパターン化することにより、走査用の透
明電極14を形成する。

【００１９】次いで、透明電極14上に、光導電体層17と
して非晶質水素化ケイ素（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を形成す
る。光導電体層17を成すａ−Ｓｉ：Ｈ膜は、シラン（Ｓ
ｉＨ₄）ガス及び水素（Ｈ₂ ）ガスを原料とし、プラズ
マＣＶＤ（化学蒸着）法を用いて形成する。このａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜の膜厚は、この実施例では約4 μｍである。

【００２０】次いで、光導電体層17上に、液晶層22の側
から光導電体層17へ入射する光を遮るための遮光層18と
して、カーボン分散型アクリル樹脂をスピンコートによ
り形成する。

【００２１】ガラス基板11には画像信号に対応する光23
が入射する側に、ガラスの表面反射を防ぐための反射防
止膜13を形成する。

【００２２】尚、上述の透光性基板としてはガラス基板
の他に、ファイバプレートを用いることも可能である。

【００２３】ガラス基板11に対向するガラス基板12上に
は、錫をドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）から成る
透明導電膜をスパッタ法を用いて蒸着することにより、
対向電極15を形成する。

【００２４】次いで、対向電極15上に、高分子薄膜を用
い選択光重合することにより、ストライプ状に光導波路
16を形成する。

【００２５】次いで、遮光層18及び光導波路16上に、配
向膜19及び20としてポリイミド膜をスピンコートによっ
てそれぞれ形成した後、配向膜19及び20の表面にラビン
グによる分子配向処理を施す。

【００２６】上述のようにして各層及び膜がそれぞれ形
成されたガラス基板11及び12をスペーサ21を介して貼り
合わせ、基板間に液晶層22として比誘電率が正のネマテ
ィック液晶を真空注入し、封止することにより液晶ライ
トバルブ10が構成される。

【００２７】液晶分子の配向方向は、光導波路16を伝搬
する光の偏光方向から見て、液晶の屈折率が光導波路の
屈折率に対して、液晶に電圧を印加したときに大きくな
り、液晶に電圧を印加しないときに小さくなるように設
定する。

【００２８】液晶のねじれ角は0 °〜60°であり、好ま
しくは45°である。又、チルト角は0.05°〜30°の範囲
がよい。

【００２９】液晶層22に含まれる液晶の材料としては、
この実施例では例えば、メルク社製ＺＬＩ−4389（ｎ_e
（液晶分子軸方向の屈折率）＝1.66、ｎ_o （液晶分子軸
に直交する方向の屈折率）＝1.50）を使用する。この実
施例では、液晶層22の厚さは約4 μｍである。又、この
液晶には必要に応じてコレステリック液晶を微量添加し
てもよい。

【００３０】尚、ラビング処理により光導波路16上でも
液晶分子が配向するので、必要に応じて配向膜20を設け
ない構成としてもよい。

【００３１】又、図２では簡略化のため、図３及び図４
を参照して後述するフォトディテクタ29及び光源30は省
略されている。

【００３２】次に、図２のガラス基板12、対向電極15、
光導波路16及び配向膜20から成る対向基板25の構成を説
明する。

【００３３】図３は本発明に係るイメージスキャナに備
えられている図２の液晶ライトバルブ10の対向基板25の
構成を示す平面図である。図４は本発明に係るイメージ
スキャナに備えられている図２の液晶ライトバルブ10の
対向基板25の構成を示す断面図である。図４(A) は図３
のＡＡ線断面図、及び図４(B) は図３のＢＢ線断面図で
ある。尚、これらの図において、図２の配向膜20は省略
されている。

【００３４】これらの図に示すように、対向基板25はガ
ラス基板12と、対向電極15と、下部クラッド層26、コア
層27及びクラッド層28から成る光導波路16と、フォトデ
ィテクタ29と、光源30とを備えている。

【００３５】対向基板25は、次のようにして製造され
る。

【００３６】先ず、ガラス基板12の上に、ＩＴＯから成
る透明導電膜を全面に形成し、対向電極15とする。

【００３７】次いで、光導波路16の下部クラッド層26と
して、エポキシ樹脂をスピンコートにより形成する。下
部クラッド層26の上に、光重合性モノマ（アクリレー
ト、例えばアクリル酸メチル）を含有するビスフェノー
ル−Ｚ−ポリカーボネート（ＰＣＺ）フィルムをスピン
コートする。ここで、ストライプ状のフォトマスクを通
して紫外線照射し選択的に重合させることにより、コア
層27としてＰＣＺ層、クラッド層28としてＰＣＺとＰＣ
Ｚより屈折率の小さいポリアクリレートとの混合物を形
成する。この実施例では、コア層27の屈折率ｎは1.59、
クラッド層28の屈折率ｎは1.56である。

【００３８】このようにして形成された下部クラッド層
26、コア層27及びクラッド層28から成る光導波路16の両
端に、光源30及びフォトディテクタ29をそれぞれ接続す
る。

【００３９】光源30は例えば、半導体レーザ（ＬＤ）又
はＬＥＤ等から構成されており、光導波路16に偏光波
（ＴＥモード又はＴＭモード）を導入することができる
ように光導波路16に接続されている。

【００４０】フォトディテクタ29は光源30の波長に応じ
て例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈダイオード又は非晶質水素化シ
リコンゲルマニウム（ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ）ダイオード等
から構成されており、光導波路16からの光を受け取るこ
とができるように光導波路16に接続されている。

【００４１】尚、対向基板は透明基板だけでなく、単結
晶シリコン（Ｓｉ）や単結晶ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）
基板を用いることも可能で、これらを用いる場合には、
光源及びフォトディテクタを基板上に設けることもでき
る。

【００４２】尚、対向基板は透明基板だけでなく、単結
晶シリコン（Ｓｉ）や単結晶ガリウムヒ素（ＧａＡｓ）
基板を用いることも可能で、これらを用いる場合は、光
源及びフォトディテクタを基板上に形成することもでき
る。

【００４３】図５は対向基板25の他の構成を説明するた
めの図３のＢＢ線断面図である。

【００４４】上述の図４に示す実施例では、対向電極15
をガラス基板12上の全面に形成したが、図５に示すよう
に、対向電極15をガラス基板12上にストライプ状に形成
し、対向電極15上に下部クラッド層26、コア層27及びク
ラッド層28から成る光導波路をストライプ状に形成して
もよい。この場合には、対向電極と走査電極とは互いに
直交するように配置する。

【００４５】ガラス基板11及び12は本発明の２つの基板
の一実施例である。光導波路16は本発明の光導波路の一
実施例である。光導電体層17は本発明の光導電体層の一
実施例である。フォトディテクタ29は本発明の受光手段
の一実施例である。光源30は本発明の光源の一実施例で
ある。

【００４６】次に、上述の構成を有する液晶ライトバル
ブ10の動作を説明する。

【００４７】図６は液晶分子の屈折率を説明するための
液晶分子の概念図である。

【００４８】同図に示すように、液晶分子31の屈折率
は、液晶分子軸方向Ｘの屈折率ｎ_e と、液晶分子軸方向
Ｘに直交する方向Ｙの屈折率ｎ_o とに異方性があり、ｎ
_e ＞ｎ_o の関係が成り立つ。ここで、光導波路のコア層
の屈折率ｎ_w と、液晶分子の屈折率ｎ_e 及びｎ_o とは、
これらの間の関係がｎ_e ＞ｎ_w ＞ｎ_o となるように設定
する。

【００４９】このように設定することにより、光導波路
中の伝搬光は、液晶分子の配向状態に応じて光強度変化
を生じる。即ち、ｎ_w ＞ｎ_o のときは、光導波路を伝搬
する光は液晶層に漏れないため、減衰せず伝搬すること
ができる。一方、ｎ_e ＞ｎ_wのときは、光導波路を伝搬
する光は液晶層に漏れ出すため、減衰していく。

【００５０】図７は図２の光導波路16にＴＭモードの光
が伝搬しているときの液晶分子の配向状態を示す概略図
である。図７(A) は図２の液晶ライトバルブ10の要部断
面を示す概略図であり、図７(B) は図７(A) の液晶ライ
トバルブを上方（矢印Ｃの方向）から見たときの概略図
である。

【００５１】尚、これらの図には、図２のガラス基板12
及び光導波路16が概略的に示されており、対向電極15等
は省略されている。

【００５２】これらの図に示すように、図３及び図４に
示す光源30からのＴＭモードの光36に対して、電圧が印
加されていない状態の液晶分子31a の屈折率は、ほぼｎ
_o となる。一方、電圧が印加された状態の液晶分子31b
の屈折率は、ほぼｎ_e と見なすことができる。

【００５３】図８は駆動電圧が印加されていない状態に
おける液晶ライトバルブ10の動作状態を示す概略図であ
る。図８(A) は情報を含む光が液晶ライトバルブ10に入
射されていない場合（暗状態）、及び図８(B) は情報を
含む光が液晶ライトバルブ10に入射されている場合（明
状態）における液晶ライトバルブ10の動作状態をそれぞ
れ示している。

【００５４】尚、これらの図において、図２に示す液晶
ライトバルブ10の構成要素と同じ構成要素には、図２と
同一の参照符号を付している。但し、ここでの説明に影
響のない点については、例えば図２の反射防止膜13等の
省略や透明電極14の形状の簡略化を行っている。

【００５５】これらの図に示すように、液晶ライトバル
ブ10の透明電極14と対向電極15との間に交流電源35によ
る駆動電圧が印加されていない状態において、光導波路
16に図３及び図４に示す光源30からのＴＭモードの光36
が伝搬しているとき、情報を含む光37の入射の有無、即
ち明暗状態に関係なく、ＴＭモードの光36に対して液晶
層22の屈折率は、ほぼｎ_o となるため、伝搬光は減衰せ
ず、光導波路16を伝搬する。

【００５６】図９は駆動電圧が印加されている状態にお
ける液晶ライトバルブ10の動作状態を示す概略図であ
る。図９(A) は情報を含む光が液晶ライトバルブ10に入
射されていない場合（暗状態）、及び図９(B) は情報を
含む光が液晶ライトバルブ10に入射されている場合（明
状態）における液晶ライトバルブ10の動作状態をそれぞ
れ示している。

【００５７】尚、これらの図において、図２に示す液晶
ライトバルブ10の構成要素と同じ構成要素には、図２と
同一の参照符号を付している。但し、ここでの説明に影
響のない点については、例えば図２の反射防止膜13等の
省略や透明電極14の形状の簡略化を行っている。

【００５８】図９(A) に示すように、液晶ライトバルブ
10の透明電極14と対向電極15との間に交流電源35による
駆動電圧が印加されている状態において、光導波路16に
ＴＭモードの光36が伝搬しているとき、情報を含む光37
が液晶ライトバルブ10に入射されていない場合（暗状
態）では、光導電体層17のインピーダンスが高いので液
晶層22に殆ど電圧が印加されず、液晶分子32a の配向状
態に変化は生じない。この場合、光導波路16にＴＭモー
ドの光36が伝搬すると、ＴＭモードの光36に対して液晶
層22の屈折率は、ほぼｎ_o となるため、伝搬光は減衰せ
ず、光導波路16中を伝搬する。

【００５９】一方、図９(B) に示すように、情報を含む
光37が液晶ライトバルブ10に入射されている場合（明状
態）では、光導電体層17のインピーダンスが低くなるた
め液晶層22に電圧が印加され、液晶分子32b の配向状態
が変化する。この場合、図３及び図４に示す光源30から
のＴＭモードの光36が光導波路16を伝搬すると、ＴＭモ
ードの光36に対して液晶層22の屈折率は、ほぼｎ_e とな
るため、伝搬光は電圧が印加されている領域（透明電極
14が伸びている領域）で減衰し、光導波路16中を伝搬す
る光が弱くなる。

【００６０】この結果、光導波路16の末端において、図
３及び図４に示すフォトディテクタ29によって光強度を
検出すると、液晶の配向状態に対応した電気信号が得ら
れる。又、光導波路16を伝搬する光の偏光方向から見
て、印加電圧の増加により液晶の屈折率が大きくなるた
め、階調データを電気信号として取り出すことができ
る。

【００６１】これとは逆に、液晶に電圧が印加されない
ときに光導波路16を伝搬する光の偏光方向から見て光導
波路16の屈折率よりも液晶の屈折率が大きくなるように
設定し、又、液晶に電圧が印加されたときに光導波路16
を伝搬する光の偏光方向から見て光導波路16の屈折率よ
りも液晶の屈折率が小さくなるように設定して使うこと
もできる。この場合は、液晶の比誘電率が負であるネマ
ティック液晶を用い、チルト角を60°〜90°に設定する
とよい。

【００６２】上述の液晶分子の配向状態では、光導波路
16にＴＥモードの光36が伝搬しているときは、駆動電圧
の印加の有無に関係なく液晶層22の屈折率はｎ_o となる
ため、光は光導波路16中を伝搬する。この場合には配向
状態を変更する。

【００６３】図１０は図２の光導波路16にＴＥモードの
光が伝搬しているときの液晶分子の配向状態を示す概略
図である。図１０(A) は液晶ライトバルブ10の要部を示
す概略図であり、図１０(B) は図１０(A) の液晶ライト
バルブ10を上方（矢印Ｄの方向）から見たときの概略図
である。

【００６４】尚、これらの図には、ガラス基板12及び光
導波路16が概略的に示されており、対向電極15等は省略
されている。

【００６５】これらの図に示すように、図３及び図４に
示す光源30からのＴＥモードの光38に対して、電圧が印
加されていない状態の液晶分子33a の屈折率は、ほぼｎ
_e となる。一方、電圧が印加された状態の液晶分子33b
の屈折率は、ほぼｎ_o と見なすことができる。

【００６６】このように光導波路16中の光の伝搬モード
に応じて、液晶分子の配向状態を設定する必要がある。

【００６７】従って、上述の実施例の液晶ライトバルブ
によれば、情報を含む光に対応して液晶層に形成された
情報を光信号として読み出すと共に、電気信号として直
接読み出すことができる。

【００６８】次に、光情報を電気信号に変換する変換機
構を説明する。

【００６９】図１１は本発明に係るイメージスキャナに
含まれている情報を含む光を電気信号に変換する変換機
構の一実施例の構成図である。

【００７０】同図に示すように、この実施例の変換機構
は、走査電極41、対向電極42、光導波路43、光源44及び
フォトディテクタ45を含んだ液晶ライトバルブ40と、読
み出し回路46、信号処理回路47、駆動回路48及び制御回
路49を含んでおり液晶ライトバルブ40の電極に電圧を印
加するための機構とを備えている。

【００７１】液晶ライトバルブ40は図２に示す液晶ライ
トバルブ10に対応するもので、走査電極41、対向電極42
及び光導波路43は、透明電極14、対向電極15及び光導波
路16にそれぞれ対応している。又、光源44及びフォトデ
ィテクタ45は、図３及び図４に示す光源30及びフォトデ
ィテクタ29にそれぞれ対応している。

【００７２】制御回路49は光源44と、読み出し回路46
と、駆動回路48とにそれぞれ接続されている。駆動回路
48は走査電極41と、対向電極42とにそれぞれ接続されて
いる。読み出し回路46はフォトディテクタ45と、信号処
理回路47とにそれぞれ接続されている。

【００７３】この変換機構の動作を説明する。

【００７４】光導波路43には光源44からの偏光した光を
常時導入し、光導波路43を伝搬した光が、フォトディテ
クタ45を用いて電気信号に変換され得る状態にしてお
く。ここで、画像情報を含む光51が液晶ライトバルブ40
に入射したとき、対向電極42と走査電極41との間に駆動
回路48を介して電圧を印加する。

【００７５】この電圧印加による駆動は、次のようにし
て行う。

【００７６】走査電極41の１ラインのみに電圧を印加す
ると、光の明暗状態に応じて走査電極41の位置に対応し
た液晶分子の配向状態が変化し、光導波路43の各々を伝
搬する光強度が変調される。これに同期してフォトディ
テクタ45の出力を読み出し回路46によって読み取ると、
走査電極41に対応した光画像情報の電気信号が得られ
る。このような走査電極41の駆動を全画面にわたって順
次行うと、２次元の光画像情報に対応した電気信号が得
られる。

【００７７】次に、図２の液晶ライトバルブを備えたイ
メージスキャナの一実施例を説明する。

【００７８】図１は本発明に係るイメージスキャナの画
像読み取り部の一実施例の構成を示す斜視図である。

【００７９】同図に示すように、この実施例のイメージ
スキャナの画像読み取り部は、光源62、レンズ63及び液
晶ライトバルブ64を備えている。

【００８０】尚、図１１に示す光情報を電気信号に変換
する変換機構は、このイメージスキャナに含まれている
が、図１においては省略されている。

【００８１】液晶ライトバルブ64は図２に示す液晶ライ
トバルブ10に対応している。

【００８２】このような構成において、画像情報が読み
取られるべき原稿61に光源62からの光が照射されると、
原稿61からの反射光はレンズ63を介して液晶ライトバル
ブ64に結像する。

【００８３】液晶ライトバルブ64の走査電極（図２の透
明電極14及び図１１の走査電極41に対応する電極）が、
図示していない制御系（図１１に示す変換機構に含まれ
ている駆動回路48及び制御回路49）によって順次駆動さ
れ、入力された画像情報の光に対応した電気信号が得ら
れる。こうして得られた電気信号は図示していない画像
メモリに保存され、必要に応じて図示していないＣＰＵ
（中央演算処理装置）によって図示していないインタフ
ェース回路を介して読み出される。

【００８４】上述の実施例によれば、イメージスキャナ
の画像読み取り部に液晶ライトバルブを用いることによ
り、情報を含む光に対応して液晶層に形成された情報を
光信号として読み出すと共に、電気信号として直接読み
出すことができるので、読み取り操作を容易に行うこと
ができる。

【００８５】尚、このように液晶ライトバルブによって
画像情報の光に対応した電気信号を読み取ることができ
るので、液晶ライトバルブのパネルサイズを大きくして
光導波路を微細化するほど、高分解能となり、画像読み
取り部の高解像度化が可能となる。

【００８６】次に、本発明に係るイメージスキャナに備
えられている液晶ライトバルブの第２の実施例を説明す
る。

【００８７】図１２は本発明に係るイメージスキャナに
備えられている液晶ライトバルブの第２の実施例の構成
を示す断面図である。

【００８８】同図に示すように、この実施例の液晶ライ
トバルブ80は、ファイバプレート81、ガラス基板82、反
射防止膜83、透明電極84、対向電極85、光導波路86、光
導電体層87、遮光層88、配向膜89及び90、スペーサ91、
並びに液晶層92を備えている。

【００８９】この液晶ライトバルブ80は、以下のように
して製造される。

【００９０】先ず、ファイバプレート81上にＳｎＯ₂ か
ら成る透明導電膜をスパッタ法を用いて蒸着し、フォト
リソプロセスを介してストライプ状にパターン化するこ
とにより、走査用の透明電極84を形成する。

【００９１】次いで、透明電極84上に、光導電体層87と
して非晶質水素化ケイ素（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜を形成す
る。光導電体層87を成すａ−Ｓｉ：Ｈ膜は、シラン（Ｓ
ｉＨ₄）ガス及び水素（Ｈ₂ ）ガスを原料とし、プラズ
マＣＶＤ法を用いることにより、例えば膜厚約4 μｍに
形成する。

【００９２】次いで、光導電体層87上に、液晶層92の側
から光導電体層87へ入射する光を遮るための遮光層88と
して、カーボン分散型アクリル樹脂をスピンコートによ
り形成する。

【００９３】次いで、遮光層88上に、配向膜89としてポ
リイミド膜をスピンコートによってそれぞれ形成した
後、配向膜89の表面にラビングによる分子配向処理を施
す。

【００９４】ファイバプレート81には画像信号に対応す
る光95が入射する側に、ファイバプレートの表面反射を
防ぐための反射防止膜83を形成する。

【００９５】ファイバプレート81に対向するガラス基板
82上には、ＩＴＯから成る透明導電膜をスパッタ法を用
いて蒸着することにより、対向電極85を形成する。

【００９６】次いで、対向電極85上に、高分子薄膜を用
い選択光重合することにより、ストライプ状に光導波路
86を形成する。

【００９７】次いで、光導波路86上に、配向膜90として
ポリイミド膜をスピンコートによってそれぞれ形成した
後、配向膜90の表面にラビングによる分子配向処理を施
す。

【００９８】上述のようにして各層及び膜がそれぞれ形
成されたファイバプレート81及びガラス基板82をスペー
サ91を介して貼り合わせ、基板間に液晶層92として比誘
電率が正のネマティック液晶を真空注入し、封止するこ
とにより液晶ライトバルブ80が構成される。

【００９９】光導波路86に接する液晶分子の配向方向
は、光導波路86を伝搬する光の偏光方向から見て、液晶
の屈折率が光導波路の屈折率に対して、液晶に電圧を印
加したときに大きくなり、液晶に電圧を印加しないとき
に小さくなるように設定する。

【０１００】液晶表示モードはハイブリッド電界効果
（ＨＦＥ）モードを用い、液晶のねじれ角を30°〜60°
に設定する。チルト角は0.05°〜10°に設定するとよ
い。又、液晶層92の厚さは例えば約5 μｍである。

【０１０１】この第２の実施例の液晶ライトバルブ80の
ガラス基板82、対向電極85、光導波路86及び配向膜90か
ら成る対向基板93は、図３及び図４に示すフォトディテ
クタ29及び光源30に相当する図示していないフォトディ
テクタ及び光源を備えており、液晶ライトバルブ80の動
作は図７〜図１０を参照して説明した動作と同様であ
る。

【０１０２】ファイバプレート81及びガラス基板82は本
発明の２つの基板の一実施例である。光導波路86は本発
明の光導波路の一実施例である。光導電体層87は本発明
の光導電体層の一実施例である。

【０１０３】図１３は液晶ライトバルブを備えたイメー
ジスキャナの画像読み取り部の他の実施例を示す構成図
である。

【０１０４】同図に示すように、この実施例のイメージ
スキャナの画像読み取り部は、光源102 及び液晶ライト
バルブ103 を備えている。

【０１０５】液晶ライトバルブ103 は図１２に示す液晶
ライトバルブ80に対応するもので、液晶ライトバルブ10
3 のファイバプレート104 は液晶ライトバルブ80のファ
イバプレート81に対応している。尚、同図では、図１２
に示す反射防止膜83に対応する反射防止膜や図１１に示
す光情報を電気信号に変換する変換機構は、省略されて
いる。

【０１０６】このような構成において、画像情報が読み
取られるべき原稿101 に光源102 からの光が照射される
と、原稿101 からの反射光は液晶ライトバルブ103 にフ
ァイバプレート104 を介して結像する。

【０１０７】液晶ライトバルブ103 の走査電極（図１２
の透明電極84及び図１１の走査電極41に対応する電極）
が、図示していない制御系（図１１に示す変換機構に含
まれている駆動回路48及び制御回路49）によって順次駆
動され、入力された画像情報の光に対応した電気信号が
得られる。こうして得られた電気信号は図示していない
画像メモリに保存され、必要に応じて図示していないＣ
ＰＵによって図示していないインタフェース回路を介し
て読み出される。

【０１０８】この実施例によれば、イメージスキャナの
画像読み取り部に液晶ライトバルブを用いることによ
り、情報を含む光に対応して液晶層に形成された情報を
光信号として読み出すと共に、電気信号として直接読み
出すことができるので、読み取り操作を容易に行うこと
ができる。又、この実施例のイメージスキャナは、ファ
イバプレートを備えているので、レンズ系を必要としな
いため、装置の小型化が可能となる。

【０１０９】尚、この実施例ではファイバプレートを用
いたが、ファイバプレートの代わりに、セルフォックレ
ンズアレイ等を用いることも可能である。

【０１１０】図２及び図１２に示す第１及び第２の実施
例の液晶ライトバルブの光導電体層としてはａ−Ｓｉ：
Ｈの他に、非晶質水素化シリコンカーバイド（ａ−Ｓｉ
_1-XＣ_X ：Ｈ）、非晶質水素化窒化シリコン（ａ−Ｓｉ
_1-X Ｎ_X ：Ｈ）、非晶質水素化酸化シリコン（ａ−Ｓｉ
_1-X Ｏ_X ：Ｈ）、非晶質水素化シリコンゲルマニウム
（ａ−Ｓｉ_1-X Ｇｅ_X ：Ｈ）、硫化カドミウム（Ｃｄ
Ｓ）及びケイ酸ビスマス（Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀）等を用いる
こともできる。又、光導電体層をショットキー構造、ダ
イオード構造及びバックツーバックダイオード構造等に
してもよい。

【０１１１】液晶ライトバルブの遮光層としては、カー
ボン分散型アクリル樹脂の他に、顔料分散型有機薄膜、
酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）にＡｇ等の金属を無電
界メッキした薄膜、サーメット薄膜及びＣｄＴｅ等を用
いることができる。

【０１１２】光導波路としては、有機材料を用いた導波
路の他に、ａ−ＳｉＯ_X Ｎ_Y ：Ｈや（ＳｉＯ₂ ）_X −
（Ｔａ₂ Ｏ₅ ）_Y 混成等の無機材料を用いた導波路も利
用できる。

【０１１３】又、液晶動作モードとしては、ネマティッ
ク液晶を用いた場合には、上述の実施例で示したハイブ
リッド電界効果モードの他に、ゲストホストモード等が
利用できる。スメクティック液晶を用いた場合には、ゲ
ストホストモード、エレクトロクロミック効果等が利用
できる。

【０１１４】上述の実施例によれば、イメージスキャナ
の画像読み取り部に液晶ライトバルブを用いることによ
り、情報を含む光に対応して液晶層に形成された情報を
光信号として読み出すと共に、電気信号として直接読み
出すことができるので、読み取り操作を容易に行うこと
ができる。

【０１１５】又、液晶ライトバルブの光導電体層が設け
られた側の基板として、ファイバプレートを用いた場合
には、原稿からの反射光を液晶ライトバルブで直接検出
でき、レンズ系が不要となるので、読み取り操作を容易
に行うことができるイメージスキャナを実現できる上
に、装置の構成の簡易化及び小型化が可能となる。

【０１１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、原稿の
画像を読み取る画像読み取り部を備えたイメージスキャ
ナであって、画像読み取り部はそれぞれが電極を有し、
書き込むべき光が入射する側の第１の基板と第１の基板
に対向する第２の基板との間に設けられている液晶層
と、液晶層と第１の基板との間に設けられており入射さ
れた光によりインピーダンスが変化する光導電体層と、
液晶層と第２の基板との間に設けられており液晶層を反
射面として用いる光導波路と、光導波路に光を導入する
光源と、光導波路を伝搬した光源からの光を受け取ると
共にこの光を電気信号に変換する受光手段とを備えた液
晶ライトバルブを含み、２つの基板に設けられている電
極間に電圧が印加されているときに、光導電層の光が入
射した部分のインピーダンスが低下し、インピーダンス
が低下した部分に接する液晶層の分子の配向状態が変化
して屈折率が光導波路の屈折率よりも大きくなって光導
波路を伝搬する光の強度が減衰され、入射された光に対
応した電気信号が得られるように構成されている。従っ
て、電極の走査と、受光手段から出力される電気信号と
を同期させて取り込むことにより、情報を含む光に対応
した情報を電気的に得ることができる。このように、情
報を含む光に対応して液晶層に形成された情報を光信号
として読み出すと共に、電気信号として直接読み出すこ
とができるので、簡単な構成で読み取り操作を容易に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るイメージスキャナの画像読み取り
部の一実施例の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明に係るイメージスキャナに備えられてい
る液晶ライトバルブの第１の実施例の構成を示す断面図
である。

【図３】本発明に係るイメージスキャナに備えられてい
る図２の液晶ライトバルブの対向基板の構成を示す平面
図である。

【図４】本発明に係るイメージスキャナに備えられてい
る図２の液晶ライトバルブの対向基板の構成を示す断面
図である。

【図５】対向基板の他の構成を説明するための図３のＢ
Ｂ線断面図である。

【図６】液晶分子の屈折率を説明するための液晶分子の
概念図である。

【図７】図２の光導波路にＴＭモードの光が伝搬してい
るときの液晶分子の配向状態を示す概略図である。

【図８】駆動電圧が印加されていない状態における液晶
ライトバルブの動作状態を示す概略図である。

【図９】駆動電圧が印加されている状態における液晶ラ
イトバルブの動作状態を示す概略図である。

【図１０】図２の光導波路にＴＥモードの光が伝搬して
いるときの液晶分子の配向状態を示す概略図である。

【図１１】本発明に係るイメージスキャナに含まれてい
る情報を含む光を電気信号に変換する変換機構の一実施
例の構成図である。

【図１２】本発明に係るイメージスキャナに備えられて
いる液晶ライトバルブの第２の実施例の構成を示す断面
図である。

【図１３】液晶ライトバルブを備えたイメージスキャナ
の画像読み取り部の他の実施例を示す構成図である。

【図１４】従来のイメージスキャナの画像読み取り部の
構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

10、40、64、80、103 液晶ライトバルブ 11、12、82 ガラス基板 13、83 反射防止膜 14、84 透明電極 15、42、85 対向電極 16、43、86 光導波路 17、87 光導電体層 18、88 遮光層 19、20、89、90 配向膜 21、91 スペーサ 22、92 液晶層 29、45 フォトディテクタ 30、44、62、102 光源 41 走査電極 46 読み出し回路 47 信号処理回路 48 駆動回路 49 制御回路 63 レンズ 81、104 ファイバプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 1/024 - 1/036 H04N 5/30 - 5/335

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿の画像を読み取る画像読み取り部を
   備えたイメージスキャナであって、前記画像読み取り部
   はそれぞれが電極を有し、書き込むべき光が入射する側
   の第１の基板と該第１の基板に対向する第２の基板との
   間に設けられている液晶層と、該液晶層と前記第１の基
   板との間に設けられており入射された光によりインピー
   ダンスが変化する光導電体層と、前記液晶層と前記第２
   の基板との間に設けられており前記液晶層を反射面とし
   て用いる光導波路と、該光導波路に光を導入する光源
   と、前記光導波路を伝搬した前記光源からの光を受け取
   ると共に該光を電気信号に変換する受光手段とを備えた
   液晶ライトバルブを含み、前記２つの基板に設けられて
   いる電極間に電圧が印加されているときに、前記光導電
   層の光が入射した部分のインピーダンスが低下し、該イ
   ンピーダンスが低下した部分に接する液晶層の分子の配
   向状態が変化して屈折率が前記光導波路の屈折率よりも
   大きくなって前記光導波路を伝搬する光の強度が減衰さ
   れ、前記入射された光に対応した電気信号が得られるよ
   うに構成されていることを特徴とするイメージスキャ
   ナ。
2. 【請求項２】 前記第１の基板はファイバプレートから
   形成されていることを特徴とする請求項１に記載のイメ
   ージスキャナ。