JP3100112B2

JP3100112B2 - 導波路型縮小イメージセンサ

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Publication number: JP3100112B2
Application number: JP07177732A
Authority: JP
Inventors: 昇大谷
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 2000-10-16
Anticipated expiration: 2015-07-13
Also published as: JPH0927884A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を一次元で読
み取る光学装置に使用されるイメージセンサに関し、特
に光導波路を用いた縮小型イメージセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファクシミリ、イメージスキャ
ナ、デジタル複写機等で使用される画像の読み取り装置
の需要の増加に伴い、画像情報を電気信号に変換する一
次元イメージセンサの高性能化と小型化が要望されてい
る。従来、ファクシミリ等の一次元イメージセンサに
は、大別して、レンズによりＣＣＤ面上に１次元イメー
ジ像を縮小投影する縮小型と、１対１の光学系を用いて
等倍の結像画像を読み取る密着型（等倍型とも呼ばれ
る）の２種類の構造が利用されている。また、縮小型と
して、レンズに替え光導波路アレイを利用する導波路型
縮小イメージセンサが提案されている。

【０００３】また、イメージセンサの光源としては、Ｌ
ＥＤを直線状に配置したＬＥＤアレイや、蛍光灯等の直
線状光源が広く用いられている。

【０００４】図８は、縮小型イメージセンサの動作の説
明図である。原稿１は、直線上に配置された発光ダイオ
ード（以下、ＬＥＤと略す）アレイまたは蛍光灯等の直
線状の光源７により照明され、原稿１からの反射光はレ
ンズ４０によりＣＣＤ等の光電変換素子アレイ３０上に
縮小結像される。光電変換素子アレイ３０は縮小結像さ
れた原稿のイメージ情報を時系列の電気信号に変換して
出力する。

【０００５】図９の密着型イメージセンサでは、光電変
換素子アレイ３１の検出器は読み取り幅全体を覆うよう
に配置され、光源７で照射された原稿１からの反射光は
直接又はロットレンズアレイ４１を介して光電変換素子
アレイ３１に入射され、イメージ情報を電気信号に変換
する。

【０００６】また、上記縮小型イメージセンサ及び密着
型イメージセンサの問題点を解決するため、導波路型縮
小イメージセンサが、特開平６−９４３３６号公報に開
示されている。図１０は導波路型縮小イメージセンサの
概略を示す図、図１１は平面図である。原稿面幅に形成
されたマイクロレンズアレイ４と、入力画像から光電変
換素子アレイまで光を導く複数の３次元導波路（以下、
単に導波路と呼ぶ）が形成された光導波路基板２と光電
変換素子アレイ３を備え、導波路の入射端のピッチより
も出射端のピッチを狭くすることにより縮小画像を得る
ものである。導波路型イメージセンサは、結合光学系、
光導波路基板、光電変換素子アレイを一体化することに
より、組み立て時の調整が不要となり、耐震性に優れて
おり、低価格とすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８に示した縮小型イ
メージセンサの分解能は、光電変換素子アレイ３０の画
素ピッチとレンズ性能によって決定され、読み取り分解
能２００ｄｐｉ（１インチ当たり２００ドット）、読み
取り幅２５６ｍｍの場合は、原稿１と光電変換素子アレ
イ３０までの距離（行路長）ｄは約３３０ｍｍとなる。
縮小型イメージセンサは低価格であり高速読み取りが可
能である反面、レンズ４０により集光する為、素子サイ
ズが大きく小型化できない、光学系の調整が複雑であり
１台毎に調整を必要とする。

【０００８】一方、密着型イメージセンサでは原稿１か
ら光電変換素子アレイ３１までの距離（行路長）ｄは小
さく、調整が不要という利点を有する反面、光電変換素
子アレイの寸法が大きく、また光電変換素子アレイを駆
動する複雑な電子回路が必要であり、このため低価格化
が困難である。

【０００９】また、図１１に示した導波路型イメージセ
ンサの構成では、導波路への光結合部（導波路入射端
面）及び導波路側面凹凸の散乱による漏れ光が光電変換
素子アレイ３に入射した場合、ノイズレベルが上昇し、
Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ比）の低下を招く。

【００１０】また、光源はＬＥＤが原稿面幅に、例えば
２７個直線状に配置されたＬＥＤアレイが使用され、図
１０に示すように、発生された光が原稿面に対し４５度
に入射する位置に置かれている。ＬＥＤアレイは点光源
から直接原稿面を照射する構造であり、小型軽量化が困
難である、照射むらが発生する、照射光の広がりによる
エネルギー損失が大きい（低電圧駆動、低消費電力化が
困難）等の問題がある。

【００１１】本発明は、上記の問題点を解決し、導波路
非結合光及び散乱光による光電変換信号のＳ／Ｎの低下
を防ぐ導波路型光検出手段と、均一な照射光量の得られ
る導波路型直線状光源を提供するとともに、これらを一
体化した小型・高性能な導波路型縮小イメージセンサを
提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前述の
目的は、読み取るべき原稿に光を照射する光源手段と前
記原稿からの反射光を検出して電気信号に変換する光検
出手段とを有する導波路型縮小イメージセンサであっ
て、前記光検出手段は、前記反射光の入射面に直線状に
配置されており前記反射光を集光するマイクロレンズの
アレイと、前記反射光の入射面と直交する面に設けられ
ており光を電気信号に変換する光電変換素子のアレイ
と、前記マイクロレンズによって集光された光を前記光
電変換素子に導くＬ字型の光導波路のアレイが設けられ
た光導波路基板とを備える導波路型縮小イメージセンサ
であり、前記光電変換素子のアレイは前記光導波路基板
の前記反射光の入射面と直交する一方の面に配置されて
いることを特徴とする請求項１に記載の導波路型縮小イ
メージセンサによって達成される。

【００１３】本発明によれば、前述の目的は、読み取る
べき原稿に光を照射する光源手段と前記原稿からの反射
光を検出して電気信号に変換する光検出手段とを有する
導波路型縮小イメージセンサであって、前記光検出手段
は、前記反射光の入射面に直線状に配置されており前記
反射光を集光するマイクロレンズのアレイと、前記反射
光の入射面と直交する面に設けられており光を電気信号
に変換する光電変換素子のアレイと、前記マイクロレン
ズによって集光された光を前記光電変換素子に導くＬ字
型の光導波路のアレイが設けられた光導波路基板とを備
える導波路型縮小イメージセンサであり、前記光電変換
素子のアレイは前記光導波路基板の前記反射光の入射面
と直交する２つの面に分割して配置されていることを特
徴とする請求項２に記載の導波路型縮小イメージセンサ
によって達成される。

【００１４】本発明によれば、前述の目的は、読み取る
べき原稿に光を照射する光源手段と前記原稿からの反射
光を検出して電気信号に変換する光検出手段とを有する
導波路型縮小イメージセンサであって、前記光源手段
は、光を発光する発光素子と、前記発光素子からの光を
原稿に直線状に照射するよう導く複数の光導波路が設け
られた光導波路基板とを備える導波路型縮小イメージセ
ンサであり、前記光導波路基板は前記導波路の夫々の発
光素子側の面に設けられたテーパ状導波路と前記導波路
の各照射側の面に接続されたプレーナ型導波路とを含ん
でおり、前記発光素子と前記光導波路基板との間にシリ
ンドリカルレンズが備えられていることを特徴とする請
求項３に記載の導波路型縮小イメージセンサによって達
成される。

【００１５】本発明によれば、前述の目的は、読み取る
べき原稿に光を照射する光源手段と前記原稿からの反射
光を検出して電気信号に変換する光検出手段とを有する
導波路型縮小イメージセンサであって、前記光源手段
は、光を発光する発光素子と、前記発光素子からの光を
原稿に直線状に照射するよう導く複数の光導波路が設け
られた光導波路基板とを備える導波路型縮小イメージセ
ンサであり、前記発光素子は前記光導波路基板の照射面
に直交する２つの面に分割して配置されていることを特
徴とする請求項４に記載の導波路型縮小イメージセンサ
によって達成される。

【００１６】本発明によれば、前述の目的は、読み取る
べき原稿に光を照射する光源手段と前記原稿からの反射
光を検出して電気信号に変換する光検出手段とを有する
導波路型縮小イメージセンサであって、前記光源手段
は、光を発光する発光素子と、前記発光素子からの光を
原稿に直線状に照射するよう導く複数の光導波路が設け
られた第１の光導波路基板とを備えており、前記光検出
手段は、前記反射光の入射面に直線状に配置されており
前記反射光を集光するマイクロレンズのアレイと、前記
反射光の入射面と直交する面に設けられており光を電気
信号に変換する光電変換素子のアレイと、前記マイクロ
レンズによって集光された光を前記光電変換素子に導く
Ｌ字型の光導波路のアレイが設けられた第２の光導波路
基板とを備えており、前記第１の光導波路基板と前記第
２の光導波路基板とが張り合わされていることを特徴と
する請求項５に記載の導波路型縮小イメージセンサによ
って達成される。

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【作用】請求項１に記載の導波路型縮小イメージセンサ
においては、光源手段により読み取るべき原稿に光が照
射され、マイクロレンズのアレイの夫々により反射光が
集光され、光導波路のアレイにより集光された光が対応
する光電変換素子に導かれ、各光電変換素子により導か
れた光が電気信号に変換される。光検出手段がマイクロ
レンズのアレイと光電変換素子のアレイとＬ字型の光導
波路が設けられた光導波路基板とで構成されていること
により、原稿面からの反射光をマイクロレンズアレイ等
の結合光学系により導波路に入射させる際の非結合光
が、光電変換素子アレイに迷光として入射することによ
る信号劣化を防ぐことができる。また、従来の導波路型
イメージセンサの構成に比べ、光導波路の曲がり部は１
ヶ所で済むため、導波路の曲がり部による光の損失を低
減することができる。ここで、光導波路のアレイにより
集光された光が光導波路基板の入射光と直交する一方の
面に配置された対応する光電変換素子に導かれる。光電
変換素子のアレイが光導波路基板の一方の面に配置され
ていることにより、光検出手段の構成が簡略化され、低
コストの導波路型縮小イメージセンサを提供することが
可能となる。

【００２０】請求項２に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサにおいては、光導波路のアレイにより集光された光
が光導波路基板の入射光と直交する２つの面に分割して
配置された対応する光電変換素子に導かれる。光電変換
素子のアレイが光導波路基板の２つの面に分割して配置
されていることにより、光導波路を左右に分けて設ける
ことが可能となり、光導波路基板の幅を縮小することが
できるとともに、最長導波路の伝搬損失を半減すること
ができる。

【００２１】請求項３に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサにおいては、シリンドリカルレンズにより発光素子
の発生した光がテーパ状導波路に集められ、テーパ状導
波路により光が光導波路に導かれ、光導波路の各照射面
側に接続されたプレーナ型導波路により、原稿に光が照
射される。これにより、均一な照射光強度分布を得るこ
とができると共に、発光素子の光を効率よく使用するこ
とが可能となり、発光素子の個数を減少させて低消費電
力化を図ることができる。

【００２２】請求項４に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサにおいては、光導波路基板の照射面に直交する２つ
の面に分割して発光素子が配置される。これにより、光
導波路を左右に分けて設けることが可能となり、光導波
路基板の幅を縮小することができるとともに、最長導波
路の伝搬損失を半減することができる。

【００２３】請求項５に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサにおいては、第１の光導波路基板に設けられた複数
の光導波路により発光素子の光が原稿に直線状に照射す
るよう導かれ、マイクロレンズのアレイの夫々により反
射光が集光され、第２の光導波路基板に設けられた光導
波路のアレイにより集光された光が対応する光電変換素
子に導かれ、各光電変換素子により導かれた光が電気信
号に変換される。第１の光導波路基板と第２の光導波路
基板とを張り合わせて一体化することにより、イメージ
センサを小型化出来るとともに、結合光学系、光導波路
基板、光電変換素子、光源が一体化されているため、組
み立て／調整が不要となり、製造工程を簡略化でき、耐
震性に優れたイメージセンサを提供することができる。

【００２４】

【００２５】

【００２６】更に、本発明の光源手段／光検出手段の光
導波路基板に設けられる光導波路は、イオン拡散法、射
出成型法等により容易に任意の大きさの光導波路を作製
することができ、原稿幅に対応するイメージセンサが低
コストで作製可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。

【００２８】以下に示す実施の形態はいずれも２００ｄ
ｐｉの分解能をもつＧ３型ファクシミリ用１次元イメー
ジセンサ（スキャン幅２５６ｍｍ：Ｂ４用紙対応）に適
用した例であり、光電変換素子としては、１４μｍピッ
チ、２０４８ピクセルの日本電気株式会社（ＮＥＣ）製
のμＰＤ３７４３Ｄを用いている。

【００２９】図１は本発明の導波路型縮小イメージセン
サの第１の実施の形態の構成を説明する図である。図１
の導波路型イメージセンサは、導波路型光検出部と導波
路型直線状光源から構成されている。

【００３０】図２は、図１に示したイメージセンサの導
波路型光検出部の構成を示す平面図である。光検出部
は、原稿１からの反射光を光導波路基板２の入射面に集
光するマイクロレンズアレイ４と、集光された光をＣＣ
Ｄアレイ３に導く光導波路の設けられた光導波路基板２
と、導かれた光を電気信号に変換して出力する光電変換
素子であるＣＣＤアレイ３とから構成されている。

【００３１】光導波路基板２は、２７０ｍｍ×２５ｍｍ
×２ｍｍのサイズであり、２０４８本の導波路が設けら
れている。入射端面２１での各導波路ピッチは１２７μ
ｍであり、入射面２１とこれと直交する出射面２２に垂
直となるようＬ字型に形成されている。出射側端面の各
導波路のピッチは１４μｍである。導波路のコア部は幅
８μｍ、深さ８μｍの矩形であり、屈曲部２３の曲率半
径は２ｍｍである。

【００３２】光導波路は、特開平６−３００８０７号公
報に開示されているキャピラリ法で作製する。

【００３３】導波路基板材料（導波路クラッド部）には
ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａ
ｔｅ）を用い、導波路コア材料にはＰＭＭＡよりも屈折
率の大きいＤＡＩ（ｄｉａｌｌｙｌｉｓｏｐｈｔｈｌ
ａｌａｔｅ）を使用した。

【００３４】初めに、射出成型法により幅８μｍ、深さ
８μｍの矩形導波路溝を上記パターンに形成した基板
（パターン基板）を作製し、次いで、図６に示すように
パターン基板と平面基板（ＰＭＭＡ基板）を導波路面側
が平面基板と密着するよう治具によりクランプする。

【００３５】導波路溝に充填するモノマ溶液には５％の
過酸化ベンゾイルを含むＤＡＩモノマを使用し、クラン
プ基板とモノマ溶液を真空室中に設置する。真空室内を
１０^-4Ｔｏｒｒの真空度まで排気し、ＤＡＩモノマ溶液
の脱ガス処理を行った後、上記クランプ基板の片方の開
口端をモノマ溶液に浸し、真空から大気圧まで除々に変
化するように真空室内をリークし、導波路溝にモノマ溶
液を充填する。その後、オーブンにより８５℃の温度で
６時間加熱してＤＡＩモノマ溶液を高分子化し、クラン
プ治具から取り外し、入射端面及び出射端面を研磨して
光導波路基板を作製する。

【００３６】この第１の実施の形態で作製した高分子光
導波路では、ＰＭＭＡ高分子の屈折率は１．４９、ＤＡ
Ｉの屈折率は１．５９であった。これより、本導波路の
ＮＡ（開口数）は次の式、ＮＡ＝（（ｎ（コア））²−ｎ（クラッド）²）^1/2 から、０．５５と見積もられる。

【００３７】また、本導波路の伝搬損失は約０．１ｄＢ
／ｃｍであった。

【００３８】マイクロレンズアレイ４は、長さ２５６ｍ
ｍ（Ｂ４原稿幅）にわたって、導波路ピッチと同様に直
径１２７μｍのマイクロレンズが２０４８個直線状に設
けられている。

【００３９】マイクロレンズに入射した平行光は、全光
量の８４％が以下に示す式（１）で示される直径ｗの円
盤状に集光されることが理論的に知られている。

【００４０】ｗ＝１．２２λ／ＮＡ …（１）ここで、ＮＡは上記マイクロレンズの開口数、λは光の
波長であり、ここでは５７０ｎｍである。ここではＮＡ
が０．１５のマイクロレンズを使用しており、従って直
径４．６μｍに集光することができる。また、マイクロ
レンズに使用したガラス基板の厚さは、光導波路基板入
射端面で集光するように０．４５ｍｍ厚としている。

【００４１】また、上記の通り、使用したマイクロレン
ズのＮＡは０．１５、導波路のＮＡは０．５５であるか
ら、ＮＡの不整合による結合損失は発生せず、原稿面か
らの反射光はマイクロレンズにより導波路と理想的に結
合することができる。

【００４２】上記光導波路基板２とマイクロレンズアレ
イ４、及びＣＣＤアレイ３をそれぞれ基板屈折率と近い
屈折率を有する光学用接着剤、例えば東洋インキ製造株
式会社製ＬＡ−３５５６紫外線硬化型接着剤等により接
着し、光検出部を作製する。

【００４３】上記第１の実施の形態の光検出部の効果を
検証するため、導波路出力光パターンを測定した結果を
図７に示す。光源は、従来のＬＥＤアレイを使用し、白
色原稿の反射光を検出している。図６ａは本発明の光検
出部の出力光パターンであり、図６ｂは図１１の従来型
の出力光パターンである。従来型はノイズレベルが大き
くＣ／Ｎ（キャリア／ノイズ比）が小さい。一方、第１
の実施の形態の光検出部では、信号光ピーク強度は従来
型と同等であるがノイズレベルが低く、従って従来型に
比べ大きなＣ／Ｎが得られている。従来型でノイズレベ
ルが高いのは光源からの導波路非結合光等による迷光が
原因である。本発明の光検出部では、上記迷光の影響を
減少させることができ、Ｃ／Ｎの改善、従ってＳ／Ｎ
（信号／ノイズ比）の向上に効果のあることが判る。

【００４４】図４は導波路型直線状光源の構成を示す平
面図である。図５は光源部６の周辺の構造を示す拡大図
である。導波路型直線状光源は、光源部６と導波路とプ
レーナ導波路から成る光導波路基板５から構成されてい
る。

【００４５】光導波路基板５は、２７０ｍｍ×３０ｍｍ
×２ｍｍのサイズであり、複数のＬ字型導波路５１と原
稿面幅（２６０ｍｍ）に形成されたプレーナ導波路５２
から構成されている。

【００４６】Ｌ字型導波路５１は、プレーナ導波路結合
部５３及びＬＥＤ光入射面５４に垂直になるよう９０度
に曲げられた導波路５５を有している。第１の実施の形
態では、１３本のＬ字型導波路が出射端（プレーナ導波
路結合部）間隔２０ｍｍで形成されており、更に入射側
には入射端面で広く、Ｌ字型導波路結合端で狭くなるテ
ーパ導波路５６が形成されている。テーパ部広がり角は
１度である。ここでＬ字型導波路は、光検出部と同様８
μｍ×８μｍの矩形に形成されている。

【００４７】Ｌ字導波路は各々長さが異なり、従ってプ
レーナ導波路結合部までの損失が異なるため、同一光量
を導波させると導波長に依存して出射光量が変化する。
照射光量を均一化するため、プレーナ導波路結合部で光
量が一定になるようテーパ導波路の端面での開口幅ｄ１
を、光源に近くＬ字型導波路での伝搬損失の小さい導波
路に対しては狭く、導波長の長いＬ字型導波路では広く
することにより光量調整を行っている。

【００４８】テーパ導波路開口幅ｄ１は、Ｌ字導波路長
と導波路伝搬損失から設計することができる。例えば、
第１の実施の形態では、最も光源に近いＬ字型導波路５
６ａでは開口幅約５３０μｍ、隣接Ｌ字導波路５６ｂで
は約５５０μｍ、最も導波長の長いＬ字型導波路５６ｃ
では約９２０μｍに形成されている。また、テーパ部の
長さ及び導波路間隔は各々テーパ導波路開口幅で変化し
ており、テーパ部広がり角（片側１度）と導波路開口幅
から設計することができる。例えば、第１の実施の形態
では、Ｌ字型導波路５６ａテーパ部長は１．５２ｍｍ、
Ｌ字型導波路５６ｂテーパ部長は１．５８ｍｍ、導波路
間隔は５４０μｍである。

【００４９】プレーナ導波路５２は、図４に示すように
導波路結合面幅２４０ｍｍ、出射端幅２６０ｍｍ、幅１
５ｍｍで形成され、両端にはテーパ部が設けられてい
る。導波路結合面５３には、既に述べた通り２０ｍｍ間
隔で１３本のＬ字型導波路が結合されている。Ｌ字型導
波路からの導波光は片側約３３度の角度でプレーナ導波
路５２に出射される。プレーナ導波路幅は、プレーナ導
波路出射面での光量を均一化するため、Ｌ字型導波路出
射光のプレーナ導波路出射面での広がり幅がＬ字型導波
路間隔と同じ２０ｍｍとなるように設計されている。従
って、プレーナ導波路幅を縮小するためには、プレーナ
導波路に結合されているＬ字型導波路間隔を縮小するこ
と、即ち導波路本数を増やすことで対応することがで
き、例えば、導波路間隔を１０ｍｍ、導波路本数を２６
本とすればプレーナ導波路幅は約７．５ｍｍとすること
ができる。

【００５０】光源部６は、複数のＬＥＤを直線状に配し
たＬＥＤアレイ６１とシリンドリカルレンズ６２から構
成され、光導波路基板５の入射端面に設けられている。
図５にＬＥＤアレイからの光入射面の概略構成図を示
す。第１の実施の形態の光源部は、５個のＬＥＤを直線
状に配し、ＮＡ０．１５のシリンドリカルレンズにより
ストライプ状に集光される。

【００５１】以上の構成により、光源部からの光はシリ
ンドリカルレンズによりテーパ導波路を有する光導波基
板入射面に集光し、Ｌ字導波路を導波してプレーナ導波
路内を導波路ＮＡで決まる広がり角で伝搬し均一化さ
れ、プレーナ導波路端面から出射される。

【００５２】光導波路基板は、光検出部と同様に、特開
平６−３００８０７号公報に開示されているキャピラリ
法により、これまで述べた構成で作製した。

【００５３】第１の実施の形態の導波路型光源と、比較
のため従来のＬＥＤアレイ光源（ＬＥＤを直線状に２７
個等間隔で配置した構造）の照度（Ｌ）分布を測定し
た。照度偏差ΔＬは、式 ΔＬ＝（（Ｌ_MAX−Ｌ_MIN）／（Ｌ_MAX＋Ｌ_MIN））×
１００で定義される。従来型での最大照度偏差は約１８％であ
るのに対し、導波路型光源では約１０％であり、照射光
量分布の改善が図られていることが判る。

【００５４】以上述べた第１の実施の形態の光検出部に
よれば、原稿面からの反射光をマイクロレンズアレイ等
の結合光学系により導波路に入射させる際の非結合光
が、光電変換素子アレイに迷光として入射することによ
る信号劣化を防ぐことができる。また、図１１の導波路
型イメージセンサの構成に比べ、導波路の曲がり部は１
カ所で済み、曲がり導波路部での損失を低減することが
できる。

【００５５】また上記第１の実施の形態の導波路型光源
によれば、照射光量偏差の小さい照射光量の均一な直線
状光源を得ることができる。更に、ＬＥＤの個数を減少
させることができ、従って低消費電力化を図ることがで
きる。また、従来のＬＥＤを等間隔で並べた光源に比べ
薄型化することができ、導波路型光検出部と組み合わせ
ることにより、小型・軽量なイメージセンサを構成する
ことができる。

【００５６】また、光源を一体化することにより光源の
組み立て、調整が不要となり、製造工程を簡略化できる
とともに耐震性に優れたイメージセンサを提供すること
ができる。

【００５７】更に、光導波路はイオン拡散法、射出成型
法等により容易に大きい原稿幅に対応するものが低コス
トで作製可能となる。

【００５８】以下、本発明の導波路型縮小イメージセン
サの第２の実施の形態を図を参照しながら説明する。

【００５９】図３及び図６は第２の実施の形態構成を説
明するための平面図である。図３は光検出部を示す図で
あり、光電変換素子アレイが２分割され、各々１０２４
本の導波路が結合されている。これにより、導波路基板
幅は、２５ｍｍから１２．５ｍｍに半減することができ
る。

【００６０】また、図６は、導波路型光源を示す図であ
り、光検出部と同様、光源部を２分割して導波路を分け
ることにより、導波路基板幅を２５ｍｍから２０ｍｍと
することができる。さらに、第１の実施の形態で述べた
通り、導波路の本数を２倍とし結合導波路間隔を１０ｍ
ｍとすれば導波路基板幅を１７．５ｍｍとすることがで
きる。また、光源を２分割することにより、最長導波路
長を半分にすることができ、導波損失を半減させること
ができる。

【００６１】以上のように、導波路は２方向に分割する
ことができ、これにより更に小型の導波路型縮小イメー
ジセンサを構成することができる。

【００６２】本発明の適用対象は、上記実施の形態に限
定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施の形
態に多くの修正及び変更を加え得ることも可能である。

【００６３】

【発明の効果】請求項１に記載の導波路型縮小イメージ
センサによれば、原稿面からの反射光をマイクロレンズ
アレイ等の結合光学系により導波路に入射させる際の非
結合光が、光電変換素子アレイに迷光として入射するこ
とによる信号劣化を防ぐことができる。また、従来の導
波路型イメージセンサの構成に比べ、光導波路の曲がり
部は１ヶ所で済み、導波路の曲がり部による光の損失を
低減することができる。また、光検出手段の構成が簡略
化され、低コストの導波路型縮小イメージセンサを提供
することが可能となる。

【００６４】請求項２に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサによれば、光導波路を左右に分けて設けることが可
能となり、光導波路基板の幅を縮小することができると
ともに、最長導波路の伝搬損失を半減することができ
る。

【００６５】請求項３に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサによれば、均一な照射光強度分布を得ることができ
ると共に、発光素子の光を効率よく使用することが可能
となり、発光素子の個数を減少させて低消費電力化を図
ることができる。

【００６６】請求項４に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサによれば、光導波路を左右に分けて設けることが可
能となり、光導波路基板の幅を縮小することができると
ともに、最長導波路の伝搬損失を半減することができ
る。

【００６７】請求項５に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサによれば、光検出手段と光源手段とを張り合わせて
一体化することにより、イメージセンサを小型化出来る
とともに、結合光学系、光導波路基板、光電変換素子、
光源が一体化されているため、組み立て／調整が不要と
なり、製造工程を簡略化でき、耐震性に優れたイメージ
センサを提供することができる。

【００６８】

【００６９】

【００７０】更に、本発明の光源手段／光検出手段の光
導波路基板に設けられる光導波路は、イオン拡散法、射
出成型法等により容易に任意の大きさの光導波路を作製
することができ、原稿幅に対応するイメージセンサが低
コストで作製可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の導波路型イメージセンサの第１の実施
の形態の構成図である。

【図２】図１の導波路型イメージセンサの光検出部の構
成を示す平面図である。

【図３】本発明の導波路型イメージセンサの第２の実施
の形態の光検出部の構成を示す平面図である。

【図４】図１の導波路型光源の構成を示す断面図であ
る。

【図５】図１の導波路型光源の詳細を示す図である。

【図６】図３の導波路型光源の構成を示す平面図であ
る。

【図７】図１の光検出部の出射光パターンを示す図であ
る。

【図８】従来の縮小型イメージセンサの説明図である。

【図９】従来の密着型イメージセンサの説明図である。

【図１０】従来の導波路型縮小イメージセンサの説明図
である。

【図１１】図１０の導波路型縮小イメージセンサの構成
を示す平面図である。

【符号の説明】

１原稿面２光検出部の光導波路基板３ＣＣＤアレイ４マイクロレンズアレイ５光源部の光導波路基板６光源７従来のイメージセンサの光源

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】読み取るべき原稿に光を照射する光源手
段と前記原稿からの反射光を検出して電気信号に変換す
る光検出手段とを有する導波路型縮小イメージセンサで
あって、前記光検出手段は、前記反射光の入射面に直線
状に配置されており前記反射光を集光するマイクロレン
ズのアレイと、前記反射光の入射面と直交する面に設け
られており光を電気信号に変換する光電変換素子のアレ
イと、前記マイクロレンズによって集光された光を前記
光電変換素子に導くＬ字型の光導波路のアレイが設けら
れた光導波路基板とを備える導波路型縮小イメージセン
サであり、前記光電変換素子のアレイは前記光導波路基板の前記反
射光の入射面と直交する一方の面に配置されていること
を特徴とする導波路型縮小イメージセンサ。
【請求項２】読み取るべき原稿に光を照射する光源手
段と前記原稿からの反射光を検出して電気信号に変換す
る光検出手段とを有する導波路型縮小イメージセンサで
あって、前記光検出手段は、前記反射光の入射面に直線
状に配置されており前記反射光を集光するマイクロレン
ズのアレイと、前記反射光の入射面と直交する面に設け
られており光を電気信号に変換する光電変換素子のアレ
イと、前記マイクロレンズによって集光された光を前記
光電変換素子に導くＬ字型の光導波路のアレイが設けら
れた光導波路基板とを備える導波路型縮小イメージセン
サであり、前記光電変換素子のアレイは前記光導波路基板の前記反
射光の入射面と直交する２つの面に分割して配置されて
いることを特徴とする導波路型縮小イメージセンサ。
【請求項３】読み取るべき原稿に光を照射する光源手
段と前記原稿からの反射光を検出して電気信号に変換す
る光検出手段とを有する導波路型縮小イメージセンサで
あって、前記光源手段は、光を発光する発光素子と、前
記発光素子からの光を原稿に直線状に照射するよう導く
複数の光導波路が設けられた光導波路基板とを備える導
波路型縮小イメージセンサであり、前記光導波路基板は前記導波路の夫々の発光素子側の面
に設けられたテーパ状導波路と前記導波路の各照射側の
面に接続されたプレーナ型導波路とを含んでおり、前記
発光素子と前記光導波路基板との間にシリンドリカルレ
ンズが備えられていることを特徴とする導波路型縮小イ
メージセンサ。
【請求項４】読み取るべき原稿に光を照射する光源手
段と前記原稿からの反射光を検出して電気信号に変換す
る光検出手段とを有する導波路型縮小イメージセンサで
あって、前記光源手段は、光を発光する発光素子と、前
記発光素子からの光を原稿に直線状に照射するよう導く
複数の光導波路が設けられた光導波路基板とを備える導
波路型縮小イメージセンサであり、前記発光素子は前記光導波路基板の照射面に直交する２
つの面に分割して配置されていることを特徴とする導波
路型縮小イメージセンサ。
【請求項５】読み取るべき原稿に光を照射する光源手
段と前記原稿からの反射光を検出して電気信号に変換す
る光検出手段とを有する導波路型縮小イメージセンサで
あって、前記光源手段は、光を発光する発光素子と、前
記発光素子からの光を原稿に直線状に照射するよう導く
複数の光導波路が設けられた第１の光導波路基板とを備
えており、前記光検出手段は、前記反射光の入射面に直
線状に配置されており前記反射光を集光するマイクロレ
ンズのアレイと、前記反射光の入射面と直交する面に設
けられており光を電気信号に変換する光電変換素子のア
レイと、前記マイクロレンズによって集光された光を前
記光電変換素子に導くＬ字型の光導波路のアレイが設け
られた第２の光導波路基板とを備えており、前記第１の
光導波路基板と前記第２の光導波路基板とが張り合わさ
れていることを特徴とする導波路型縮小イメージセン
サ。