JP2879744B2 - 画像読み取り素子 - Google Patents
画像読み取り素子Info
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- JP2879744B2 JP2879744B2 JP1259532A JP25953289A JP2879744B2 JP 2879744 B2 JP2879744 B2 JP 2879744B2 JP 1259532 A JP1259532 A JP 1259532A JP 25953289 A JP25953289 A JP 25953289A JP 2879744 B2 JP2879744 B2 JP 2879744B2
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- waveguide
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Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ファクシミリ等に使用される画像読み取り
素子に関する。
素子に関する。
ファクシミリが普及するにつれ、写真や細かい図面等
も鮮明に送信できる製品が望まれている。
も鮮明に送信できる製品が望まれている。
画像の高品位化のためには、原稿を読み取る、いわゆ
る画像読み取り素子の高分解能化が不可欠となる。
る画像読み取り素子の高分解能化が不可欠となる。
画像読み取り素子の高分解能化の妨げとなる大きな要
因に、画像読み取り素子の光照射系と、光受光系の間
に、迷光が存在することが挙げられる。
因に、画像読み取り素子の光照射系と、光受光系の間
に、迷光が存在することが挙げられる。
これを少し詳しく説明すると、第１図に示すように、
本来原稿面に照射した光は原稿面で原稿の濃淡に応じて
光が反射され、受光素子まで導かれる。しかしながら、
光源から出射した光の一部は第１図に示すように薄膜の
界面で反射され、直接受光素子に入射してしまう光が発
生する。これをいわゆる迷光と呼ぶ。
本来原稿面に照射した光は原稿面で原稿の濃淡に応じて
光が反射され、受光素子まで導かれる。しかしながら、
光源から出射した光の一部は第１図に示すように薄膜の
界面で反射され、直接受光素子に入射してしまう光が発
生する。これをいわゆる迷光と呼ぶ。
迷光が存在すると受光素子が受ける光電流が、原稿の
濃淡だけにはよらなくなり、分解能が劣化する。
濃淡だけにはよらなくなり、分解能が劣化する。
この迷光による分解能の劣化を防ぐ目的で、光照射系
と光受光系に光導波路を用いる方式が提案されている
（特開昭61−10073号、特開昭58−106947号）。
と光受光系に光導波路を用いる方式が提案されている
（特開昭61−10073号、特開昭58−106947号）。
しかし、これらの提案では、光源と導波路とのアセン
ブリが必要であったり、受光素子が導波路端面に、端面
を覆うように形成されていることにより製造工程が複雑
であったりするという欠点を有し、画像読み取り素子の
小型化、低コスト化は困難であった。
ブリが必要であったり、受光素子が導波路端面に、端面
を覆うように形成されていることにより製造工程が複雑
であったりするという欠点を有し、画像読み取り素子の
小型化、低コスト化は困難であった。
本発明の目的は、このような従来の欠点に鑑み、光導
波路を光照射系及び光受光系に用いるメリットを生か
し、且つ、小型化、低コスト化が可能な画像読み取り素
子の構成を提案することにある。
波路を光照射系及び光受光系に用いるメリットを生か
し、且つ、小型化、低コスト化が可能な画像読み取り素
子の構成を提案することにある。
本発明は、発光素子および光導波路からなる光照射系
と光電変換素子および光導波路からなる光受光系とを有
する画像読み取り素子において、前記発光素子が光導波
路内の高屈折率層と低屈折率層に狭まれた位置に設けら
れていることを特徴とする画像読み取り素子に関する。
と光電変換素子および光導波路からなる光受光系とを有
する画像読み取り素子において、前記発光素子が光導波
路内の高屈折率層と低屈折率層に狭まれた位置に設けら
れていることを特徴とする画像読み取り素子に関する。
前記光照射系あるいは前記光受光系の光導波路の屈折
率分布が非連続的である場合においては、導波路の断面
中心に位置する層をコア層、外側に位置する層をクラッ
ド層と呼ぶ場合、クラッド層として空気あるいは透明基
板を用いることができる。
率分布が非連続的である場合においては、導波路の断面
中心に位置する層をコア層、外側に位置する層をクラッ
ド層と呼ぶ場合、クラッド層として空気あるいは透明基
板を用いることができる。
本発明の原理を第２図を用いて説明する。
まず、基板１上に光照射系の導波路が形成され、導波
路中には発光素子２が形成される。次に光照射系の導波
路上に光受光系の導波路が形成され、光受光系の導波路
中にあるいは導波路に面して光電変換素子３が形成され
る。
路中には発光素子２が形成される。次に光照射系の導波
路上に光受光系の導波路が形成され、光受光系の導波路
中にあるいは導波路に面して光電変換素子３が形成され
る。
光照射系及び光受光系の導波路は、コア層５及びクラ
ッド層４から構成されており、コア層５中の光はクラッ
ド層４で閉じ込められ、導波路中を伝搬する。
ッド層４から構成されており、コア層５中の光はクラッ
ド層４で閉じ込められ、導波路中を伝搬する。
発光素子２が導波路中に形成されているため、発光素
子２から出射された光の内、多くの光が導波路コア層５
とクラッド層４の界面で全反射を繰り返し、導波路端面
から原稿10面に照射される。原稿面から反射された光は
光受光系の導波路に入射し、全反射を繰り返し光電変換
素子３を含む受光部に到達し、光電流として検出され
る。
子２から出射された光の内、多くの光が導波路コア層５
とクラッド層４の界面で全反射を繰り返し、導波路端面
から原稿10面に照射される。原稿面から反射された光は
光受光系の導波路に入射し、全反射を繰り返し光電変換
素子３を含む受光部に到達し、光電流として検出され
る。
本発明で示される画像読み取り素子は、特開昭58−10
6947号、特開昭61−100073号に較べて、以下に示す効果
がある。第一に画像読み取り素子に必要な光源11及び光
検出素子が同一平面上に、順次形成できるため、画像読
み取り素子の小型化、低コスト化が実現できる。
6947号、特開昭61−100073号に較べて、以下に示す効果
がある。第一に画像読み取り素子に必要な光源11及び光
検出素子が同一平面上に、順次形成できるため、画像読
み取り素子の小型化、低コスト化が実現できる。
第二に導波路光出射端、原稿面、導波路光入射端の位
置関係が、非常に近接させることができるため、発光素
子から出射される光の利用効率が高くなる。
置関係が、非常に近接させることができるため、発光素
子から出射される光の利用効率が高くなる。
加えて、前記公報記載の技術と同様光照射部、光受光
部共に、光導波路を用いているため、先に述べた迷光の
影響が少なくなり、画像読み取り素子の高分解能化が実
現できる。
部共に、光導波路を用いているため、先に述べた迷光の
影響が少なくなり、画像読み取り素子の高分解能化が実
現できる。
第３図に本発明の別の構成を示す。第２図で示した構
成と違うのは、光受光系の導波路と光照射系の導波路の
間に遮光層６を設けた点である。この構成においては、
発光素子部Ｈと光電変換素子３を備えた受光部Ｒを近接
させた構成においても、迷光の影響を防ぐことができる
という特徴を持つ。
成と違うのは、光受光系の導波路と光照射系の導波路の
間に遮光層６を設けた点である。この構成においては、
発光素子部Ｈと光電変換素子３を備えた受光部Ｒを近接
させた構成においても、迷光の影響を防ぐことができる
という特徴を持つ。
第４図に本発明のさらに別の構成を示す。第２図、第
３図で示した構成と違うのは、基板１上に、最初に光受
光系を形成し、その後、光照射系を形成する点にある。
本構成の特徴は、例えば、薄膜プロセスで光電変換素子
３及びその駆動素子を形成する際、500℃以上の高温プ
ロセスが必要となり、かつ発光素子の特性が高温での温
度履歴に影響される場合、この様な構成が望ましい。
３図で示した構成と違うのは、基板１上に、最初に光受
光系を形成し、その後、光照射系を形成する点にある。
本構成の特徴は、例えば、薄膜プロセスで光電変換素子
３及びその駆動素子を形成する際、500℃以上の高温プ
ロセスが必要となり、かつ発光素子の特性が高温での温
度履歴に影響される場合、この様な構成が望ましい。
逆に、発光素子を薄膜プロセスで形成する際の温度履
歴が受光素子の特性に影響を及ぼす場合は、第2,3図で
示した構成が望ましい。
歴が受光素子の特性に影響を及ぼす場合は、第2,3図で
示した構成が望ましい。
第５図に、本発明のさらに別の構成を示す。本構成と
第２〜４図で示した構成の違いは、光照射系と光受光系
をそれぞれ別の基板1,1′上に形成し、その後に貼り合
せを行うことにより光照射系と光受光系を一体化させた
点にある。本構成の特徴は、光照射系及び光受光系を薄
膜プロセスで形成する際、それぞれの温度履歴がそれぞ
れの特性に影響を及ぼす場合は、この様な構成にするの
が望ましい。
第２〜４図で示した構成の違いは、光照射系と光受光系
をそれぞれ別の基板1,1′上に形成し、その後に貼り合
せを行うことにより光照射系と光受光系を一体化させた
点にある。本構成の特徴は、光照射系及び光受光系を薄
膜プロセスで形成する際、それぞれの温度履歴がそれぞ
れの特性に影響を及ぼす場合は、この様な構成にするの
が望ましい。
又、本構成の別の特徴は第６図に示す。光照射系と光
受光系の基板を貼り合せる際、角度をもたせて貼り合せ
ることが可能なため光照射系から原稿へ出射された光の
内、光受光系に取り込まれる光の量を多くすることがで
きる。
受光系の基板を貼り合せる際、角度をもたせて貼り合せ
ることが可能なため光照射系から原稿へ出射された光の
内、光受光系に取り込まれる光の量を多くすることがで
きる。
第７図に、本発明のさらに別の構成を示す。本構成の
特徴は、光照射系および、あるいは、光受光系の導波路
端面が、原稿面に対して斜めに対峙している点にある。
この構成を取れば、光照射系及びあるい光受光系の原稿
に対する光軸中心が導波路光軸に対して傾けることがで
き、光照射系から原稿へ出射された光のうち、光受光系
に取り込まれる光の量を多くすることができる。
特徴は、光照射系および、あるいは、光受光系の導波路
端面が、原稿面に対して斜めに対峙している点にある。
この構成を取れば、光照射系及びあるい光受光系の原稿
に対する光軸中心が導波路光軸に対して傾けることがで
き、光照射系から原稿へ出射された光のうち、光受光系
に取り込まれる光の量を多くすることができる。
本発明で用いられる材料としては、基板材料として
は、アルミナ、AlN、BN、石英ガラス、パイレックスガ
ラス等が挙げられる。尚基板材として、発光素子の発光
波長に対して透明で、かつコア層の屈折率よりも屈折率
が低い場合には、基板自体をクラッド層として用いるこ
ともできる。同様の理由で空間、又は接着層をクラッド
層として用いることもできる。
は、アルミナ、AlN、BN、石英ガラス、パイレックスガ
ラス等が挙げられる。尚基板材として、発光素子の発光
波長に対して透明で、かつコア層の屈折率よりも屈折率
が低い場合には、基板自体をクラッド層として用いるこ
ともできる。同様の理由で空間、又は接着層をクラッド
層として用いることもできる。
又、光導波路材料としてはMgO、SiO2、Si3N4、SiON薄
膜や薄板ガラス等が用いられる。
膜や薄板ガラス等が用いられる。
今まで述べた光導波路は、コア層及びクラッド層から
形成されるものについてであったが、本発明には光ファ
イバー等ですでに実現されているような光導波路層の屈
折率を導波路中心から外側に向って連続的に減少させる
ようにした、いわゆる屈折率分布型光導波路も含まれ
る。この場合、発光素子は屈折率分布型導波路内部に形
成すれば良い。
形成されるものについてであったが、本発明には光ファ
イバー等ですでに実現されているような光導波路層の屈
折率を導波路中心から外側に向って連続的に減少させる
ようにした、いわゆる屈折率分布型光導波路も含まれ
る。この場合、発光素子は屈折率分布型導波路内部に形
成すれば良い。
又、発光素子としては、EL、LED、レーザーダイオー
ド等が挙げられる。さらに光電変換素子としては、Cd
S、アモルファスシリコン、PINフォトダイオード、CC
D、SIT等が挙げられる。
ド等が挙げられる。さらに光電変換素子としては、Cd
S、アモルファスシリコン、PINフォトダイオード、CC
D、SIT等が挙げられる。
又、遮光層材料としては、Al、Cr、MoSi、WSi等の金
属系薄膜が挙げられる。
属系薄膜が挙げられる。
本発明において、発光素子としてEL素子を、光電変換
素子してａ−Si薄膜を用いた場合についての作成方法の
一例を示す。素子構成は第３図のものである。
素子してａ−Si薄膜を用いた場合についての作成方法の
一例を示す。素子構成は第３図のものである。
基板１としてはアルミナ基板を用いた。基板上に光照
射系のクラッド層４としてプラズマCVD法を用い、屈折
率1.45のSiO2膜を作成した。膜厚は５μｍとした。次に
コア層５としてプラズマCVD法を用い、屈折率2.0のSiN
膜を作成した。膜厚は10μｍとした。次にRFスパッタリ
ング法を用いて発光素子の下部電極21として、ITO薄膜
を形成した。膜厚は1000Åとした。次にEL素子の下部絶
縁層22としてTa2O3膜を反応性RFスパッタリング法を用
いて形成した。膜厚は3000Åとした。次に発光素子23と
して、TbOFドープZnS薄膜をRFスパッタリング法で作成
した。膜厚は7000Åとした。次にEL素子の上部絶縁層24
と上部電極25を、下部絶縁層22や下部電極21と同じ物質
を同じ膜厚だけ順次作成した。次に発光素子のクラッド
層４として再度上記と同じSiO2膜を５μｍ作成した。
射系のクラッド層４としてプラズマCVD法を用い、屈折
率1.45のSiO2膜を作成した。膜厚は５μｍとした。次に
コア層５としてプラズマCVD法を用い、屈折率2.0のSiN
膜を作成した。膜厚は10μｍとした。次にRFスパッタリ
ング法を用いて発光素子の下部電極21として、ITO薄膜
を形成した。膜厚は1000Åとした。次にEL素子の下部絶
縁層22としてTa2O3膜を反応性RFスパッタリング法を用
いて形成した。膜厚は3000Åとした。次に発光素子23と
して、TbOFドープZnS薄膜をRFスパッタリング法で作成
した。膜厚は7000Åとした。次にEL素子の上部絶縁層24
と上部電極25を、下部絶縁層22や下部電極21と同じ物質
を同じ膜厚だけ順次作成した。次に発光素子のクラッド
層４として再度上記と同じSiO2膜を５μｍ作成した。
次に、遮光層６として、Cr薄膜を真空蒸着法で作成し
た。膜厚は2000Åとした。次に光受光系の導波路として
クラッド層４及びコア層５を前記光照射系と同じものを
作成した。膜厚もそれぞれ、５μｍ及び10μｍとした。
次に光電変換素子の下部電極31としてITO膜をRFスパッ
タリング法を用いて作成した。膜厚は1000Åとした。次
に光電変換素子３としてａ−Si薄膜をプラズマCVD法を
用いて作成した。膜厚は１μｍとした。次に光電変換素
子３の上部電極25として、Cr薄膜を真空蒸着法で作成し
た。膜厚は2000Åとした。次に光受光系のクラッド層４
としてSiO2膜を前記と同条件で作成した。膜厚は５μｍ
とした。最後に、発光素子及び受光素子用の配線用電極
として、Al薄膜を真空蒸着法で作成した。膜厚は１μｍ
とした。
た。膜厚は2000Åとした。次に光受光系の導波路として
クラッド層４及びコア層５を前記光照射系と同じものを
作成した。膜厚もそれぞれ、５μｍ及び10μｍとした。
次に光電変換素子の下部電極31としてITO膜をRFスパッ
タリング法を用いて作成した。膜厚は1000Åとした。次
に光電変換素子３としてａ−Si薄膜をプラズマCVD法を
用いて作成した。膜厚は１μｍとした。次に光電変換素
子３の上部電極25として、Cr薄膜を真空蒸着法で作成し
た。膜厚は2000Åとした。次に光受光系のクラッド層４
としてSiO2膜を前記と同条件で作成した。膜厚は５μｍ
とした。最後に、発光素子及び受光素子用の配線用電極
として、Al薄膜を真空蒸着法で作成した。膜厚は１μｍ
とした。
（１） 画像読取り素子に必要な光源及び光検出素子が
同一平面上に、順次形成できるため、画像読み取り素子
の小型化、低コスト化が実現した。
同一平面上に、順次形成できるため、画像読み取り素子
の小型化、低コスト化が実現した。
（２） 導波路光出射端、原稿面、導波路光入射端の位
置関係が、非常に近接させることができるため、発光素
子から出射される光の利用効率が高くなった。
置関係が、非常に近接させることができるため、発光素
子から出射される光の利用効率が高くなった。
（３） 光照射部Ｈ、光受光部Ｒ共に、光導波路を用い
ているため、先に述べた迷光の影響が少なくなり、画像
読み取り素子の高分解能化が実現できた。
ているため、先に述べた迷光の影響が少なくなり、画像
読み取り素子の高分解能化が実現できた。
第１図は、光センサの原理と迷光の発生を説明するため
のモデル図であり、第２図は、本発明の画像読み取り素
子の基本構成例を示す断面図であり、第３〜７図は、本
発明の変形例を示す断面図である。 1,1′……基板、２……発光素子 ３……光電変換素子、４……クラッド層 ５……コア層、６……遮光層 ７……透明電極、８……接着剤（接着層） 10……原稿、21……下部電極 22……下部絶縁層、23……発光素子 24……上部絶縁層、25……上部電極 31……下部電極、35……上池電極 Ｈ……発光素子部、Ｒ……受光部
のモデル図であり、第２図は、本発明の画像読み取り素
子の基本構成例を示す断面図であり、第３〜７図は、本
発明の変形例を示す断面図である。 1,1′……基板、２……発光素子 ３……光電変換素子、４……クラッド層 ５……コア層、６……遮光層 ７……透明電極、８……接着剤（接着層） 10……原稿、21……下部電極 22……下部絶縁層、23……発光素子 24……上部絶縁層、25……上部電極 31……下部電極、35……上池電極 Ｈ……発光素子部、Ｒ……受光部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−100073（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−271980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−87428（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−270226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−14470（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−90551（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 1/024 - 1/036 H01L 27/14 C03B 37/00 - 37/16
Claims (1)
- 【請求項１】発光素子および光導波路からなる光照射系
と光電変換素子および光導波路からなる光受光系とを有
する画像読み取り素子において、前記発光素子が光導波
路内の高屈折率層と低屈折率層に狭まれた位置に設けら
れていることを特徴とする画像読み取り素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1259532A JP2879744B2 (ja) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | 画像読み取り素子 |
| US07/564,078 US5124543A (en) | 1989-08-09 | 1990-08-08 | Light emitting element, image sensor and light receiving element with linearly varying waveguide index |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1259532A JP2879744B2 (ja) | 1989-10-04 | 1989-10-04 | 画像読み取り素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120869A JPH03120869A (ja) | 1991-05-23 |
| JP2879744B2 true JP2879744B2 (ja) | 1999-04-05 |
Family
ID=17335414
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1259532A Expired - Fee Related JP2879744B2 (ja) | 1989-08-09 | 1989-10-04 | 画像読み取り素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2879744B2 (ja) |
-
1989
- 1989-10-04 JP JP1259532A patent/JP2879744B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03120869A (ja) | 1991-05-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
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