JP3153771B2 - 光導波路型縮小イメージセンサ及びその製造方法 - Google Patents
光導波路型縮小イメージセンサ及びその製造方法Info
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- JP3153771B2 JP3153771B2 JP20552996A JP20552996A JP3153771B2 JP 3153771 B2 JP3153771 B2 JP 3153771B2 JP 20552996 A JP20552996 A JP 20552996A JP 20552996 A JP20552996 A JP 20552996A JP 3153771 B2 JP3153771 B2 JP 3153771B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ、複
写機、イメージスキャナなどのハードコピー画像の一次
元読み取り縮小光学系に利用される光導波路型縮小イメ
ージセンサに関するものである。
写機、イメージスキャナなどのハードコピー画像の一次
元読み取り縮小光学系に利用される光導波路型縮小イメ
ージセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ファクシミリ、イメージスキャ
ナ、デジタル複写機等の画像読み取り需要の増加ととも
に、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。従来より一次
元イメージセンサには、ミラーとレンズを用いた縮小光
学型イメージセンサ、セルフォックレンズ等を用いた密
着型イメージセンサ、光学系を使用しない完全密着型イ
メージセンサなどがある。また、最近、光導波路アレイ
を用いて画像を縮小する導波路型縮小イメージセンサが
提案されている。
ナ、デジタル複写機等の画像読み取り需要の増加ととも
に、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。従来より一次
元イメージセンサには、ミラーとレンズを用いた縮小光
学型イメージセンサ、セルフォックレンズ等を用いた密
着型イメージセンサ、光学系を使用しない完全密着型イ
メージセンサなどがある。また、最近、光導波路アレイ
を用いて画像を縮小する導波路型縮小イメージセンサが
提案されている。
【０００３】図３に、従来の縮小光学型イメージセンサ
の概略構造の斜視図を示す。図３に示すように、原稿１
１は、直線上に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）ア
レイ又は蛍光灯等の直線状の光源１８により照明され、
原稿１１からの反射光がレンズ１３によりＣＣＤ等の光
電変換素子アレイ１６に縮小結合され、そして、光電変
換素子アレイ１６では原稿のイメージ情報を電気信号の
時系列に変換して出力する。図３の縮小光学型イメージ
センサの分解能は、光電変換素子アレイ１５の画素ピッ
チとレンズ性能とによって決定され、例えば、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では、原稿１１から光電変換素子
アレイ１５まで距離（光路長：ｂ）が約３３０ｍｍとな
る。このタイプの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１３を用いて
ＣＣＤに集光させるので、装置サイズが大きくなり小型
化できない、光学系の調整が複雑であり一台毎に調整を
要する等という欠点をもっている。
の概略構造の斜視図を示す。図３に示すように、原稿１
１は、直線上に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）ア
レイ又は蛍光灯等の直線状の光源１８により照明され、
原稿１１からの反射光がレンズ１３によりＣＣＤ等の光
電変換素子アレイ１６に縮小結合され、そして、光電変
換素子アレイ１６では原稿のイメージ情報を電気信号の
時系列に変換して出力する。図３の縮小光学型イメージ
センサの分解能は、光電変換素子アレイ１５の画素ピッ
チとレンズ性能とによって決定され、例えば、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では、原稿１１から光電変換素子
アレイ１５まで距離（光路長：ｂ）が約３３０ｍｍとな
る。このタイプの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１３を用いて
ＣＣＤに集光させるので、装置サイズが大きくなり小型
化できない、光学系の調整が複雑であり一台毎に調整を
要する等という欠点をもっている。
【０００４】一方、従来から一般的に使用されている密
着型イメージセンサがあるが、そのイメージセンサにつ
いて、その概略斜視図を示す図４を用いて説明する。図
４に示すように、光電変換素子アレイ２６から成る検出
器は読み取り幅全体を覆うように配置され、光源２８で
照明された原稿２１からの反射光は直接又はロットレン
ズアレイ２３を介して光電変換素子アレイ２６に入射さ
れ、イメージ情報を電気信号に変換される。この密着型
イメージセンサでは原稿２１から光電変換素子アレイ２
５までの距離（光路長：ｂ）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った。
着型イメージセンサがあるが、そのイメージセンサにつ
いて、その概略斜視図を示す図４を用いて説明する。図
４に示すように、光電変換素子アレイ２６から成る検出
器は読み取り幅全体を覆うように配置され、光源２８で
照明された原稿２１からの反射光は直接又はロットレン
ズアレイ２３を介して光電変換素子アレイ２６に入射さ
れ、イメージ情報を電気信号に変換される。この密着型
イメージセンサでは原稿２１から光電変換素子アレイ２
５までの距離（光路長：ｂ）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った。
【０００５】このように、従来のレンズ系を使用した縮
小光学型イメージセンサでは、原稿面と固体撮像素子素
子との間に長い光路長を必要とするため、小型化が困難
であり、組み立て時に１台毎に調整が必要で、更に振動
に弱いという問題があった。また、従来の密着型イメー
ジセンサでは、光電変換素子アレイが原稿幅と同じ大き
さとなるので、光電変換信号のＳ／Ｎ比が低下したり、
配線間の寄生容量のために高速動作が困難になるという
問題があった。
小光学型イメージセンサでは、原稿面と固体撮像素子素
子との間に長い光路長を必要とするため、小型化が困難
であり、組み立て時に１台毎に調整が必要で、更に振動
に弱いという問題があった。また、従来の密着型イメー
ジセンサでは、光電変換素子アレイが原稿幅と同じ大き
さとなるので、光電変換信号のＳ／Ｎ比が低下したり、
配線間の寄生容量のために高速動作が困難になるという
問題があった。
【０００６】これらの縮小光学型イメージセンサや密着
型イメージセンサの問題点を解決するため、光導波路型
縮小イメージセンサが提案されている。その一例が、特
開昭６０−１８９２５６号公報に示されている。入力画
像から光電変換素子アレイまで光を導く複数本の光導波
路コアを備えており、コアの光入射端のピッチよりも光
出射端のピッチを狭くすることで縮小画像が得られる。
しかし、このイメージセンサでは、上部のみ金属薄膜の
反射を利用した導波路を用いて縮小する構造であるの
で、隣接したコアの間でクロストークが生じるという問
題がある。
型イメージセンサの問題点を解決するため、光導波路型
縮小イメージセンサが提案されている。その一例が、特
開昭６０−１８９２５６号公報に示されている。入力画
像から光電変換素子アレイまで光を導く複数本の光導波
路コアを備えており、コアの光入射端のピッチよりも光
出射端のピッチを狭くすることで縮小画像が得られる。
しかし、このイメージセンサでは、上部のみ金属薄膜の
反射を利用した導波路を用いて縮小する構造であるの
で、隣接したコアの間でクロストークが生じるという問
題がある。
【０００７】また、特開平７−３０７１６号公報には、
光導波路コアの途中を湾曲させることにより光導波路ア
レイ基板サイズを小さくするイメージセンサが開示され
ている。特開平７−３０１７３０号公報には、光導波路
コアの形状に屈曲部を設けて、光導波路アレイ基板サイ
ズをさらに小さくするイメージセンサが示されている。
図５は、特開平７−３０１７３０号公報に開示された光
導波路型縮小イメージセンサの概略構造を示す斜視図で
あり、図６はその要部平面図である。図５及び図６に示
すように、原稿を照射する光源３８と、原稿面幅に形成
されたマイクロレンズアレイ３２と、入力画像から光電
変換素子アレイ３６まで光を導く複数本の光導波路コア
３４が形成された光導波路アレイ基板３３と、光電変換
素子アレイ３６を備え、コア３４の光入射端ピッチより
も光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。特に、コア３４の途中に二か所の屈曲部
３４ａ及び３４ｂを設けているのが特長となっている。
この光導波路型縮小イメージセンサは、結合光学系、光
導波路アレイ基板、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、低価格のイメージセンサを提供することができる。
光導波路コアの途中を湾曲させることにより光導波路ア
レイ基板サイズを小さくするイメージセンサが開示され
ている。特開平７−３０１７３０号公報には、光導波路
コアの形状に屈曲部を設けて、光導波路アレイ基板サイ
ズをさらに小さくするイメージセンサが示されている。
図５は、特開平７−３０１７３０号公報に開示された光
導波路型縮小イメージセンサの概略構造を示す斜視図で
あり、図６はその要部平面図である。図５及び図６に示
すように、原稿を照射する光源３８と、原稿面幅に形成
されたマイクロレンズアレイ３２と、入力画像から光電
変換素子アレイ３６まで光を導く複数本の光導波路コア
３４が形成された光導波路アレイ基板３３と、光電変換
素子アレイ３６を備え、コア３４の光入射端ピッチより
も光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。特に、コア３４の途中に二か所の屈曲部
３４ａ及び３４ｂを設けているのが特長となっている。
この光導波路型縮小イメージセンサは、結合光学系、光
導波路アレイ基板、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、低価格のイメージセンサを提供することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光導波路型縮小イメージセンサでは、単一のマイク
ロレンズが単一のコアと１対１で対応していたため、マ
イクロレンズの開口径をコア間の間隔（ピッチ）よりも
大きくすることができなかった。このようにマイクロレ
ンズの開口径が制限されるため、感度が不十分となり、
高Ｓ／Ｎ比での読み取りができなかった。
来の光導波路型縮小イメージセンサでは、単一のマイク
ロレンズが単一のコアと１対１で対応していたため、マ
イクロレンズの開口径をコア間の間隔（ピッチ）よりも
大きくすることができなかった。このようにマイクロレ
ンズの開口径が制限されるため、感度が不十分となり、
高Ｓ／Ｎ比での読み取りができなかった。
【０００９】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、高感度で、高Ｓ／Ｎ比での
読み取りが可能で、且つ、作製工程が簡単で小型の光導
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。
めになされたものであって、高感度で、高Ｓ／Ｎ比での
読み取りが可能で、且つ、作製工程が簡単で小型の光導
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、入力画像を集光する複数のマイクロレ
ンズがアレイ化された第１のマイクロレンズアレイと、
その第１のマイクロレンズアレイにより集光された光を
導き入力画像を縮小する複数本のコアを備えた光導波路
アレイ基板と、その光導波路アレイ基板から出射された
光を受光し電気信号に変換する光電変換素子アレイとか
ら構成される光導波路型縮小イメージセンサにおいて、
第１のマイクロレンズアレイの各単一のマイクロレンズ
が光導波路アレイ基板の複数本のコアの入射端に結像さ
せるように、第１のマイクロレンズアレイを光導波路ア
レイ基板の光入射端側に配置して構成している。
め、本発明では、入力画像を集光する複数のマイクロレ
ンズがアレイ化された第１のマイクロレンズアレイと、
その第１のマイクロレンズアレイにより集光された光を
導き入力画像を縮小する複数本のコアを備えた光導波路
アレイ基板と、その光導波路アレイ基板から出射された
光を受光し電気信号に変換する光電変換素子アレイとか
ら構成される光導波路型縮小イメージセンサにおいて、
第１のマイクロレンズアレイの各単一のマイクロレンズ
が光導波路アレイ基板の複数本のコアの入射端に結像さ
せるように、第１のマイクロレンズアレイを光導波路ア
レイ基板の光入射端側に配置して構成している。
【００１１】本発明によれば、比較的レンズ径の大きな
マイクロレンズから成る光学系を用い、複数本のコアに
またがるように開口径の大きなマイクロレンズを採用し
ているので、従来のものよりも多くの光を集めることが
でき、原稿面からの反射光である入力画像を、効率良く
光導波路コアに入射させることができる。
マイクロレンズから成る光学系を用い、複数本のコアに
またがるように開口径の大きなマイクロレンズを採用し
ているので、従来のものよりも多くの光を集めることが
でき、原稿面からの反射光である入力画像を、効率良く
光導波路コアに入射させることができる。
【００１２】さらに、本発明では、上記の光導波路型縮
小イメージセンサにおいて、光導波路アレイ基板の複数
のコアから出射される光を反転させて光電変換素子アレ
イに結像させる単一のマイクロレンズアレイが複数アレ
イ化されて成る第２のマイクロレンズアレイを光導波路
アレイ基板の光出射端側に設けて構成している。
小イメージセンサにおいて、光導波路アレイ基板の複数
のコアから出射される光を反転させて光電変換素子アレ
イに結像させる単一のマイクロレンズアレイが複数アレ
イ化されて成る第２のマイクロレンズアレイを光導波路
アレイ基板の光出射端側に設けて構成している。
【００１３】本発明によれば、上述のとおり第１のマイ
クロレンズアレイの各マイクロレンズにより取り込んだ
入力像を複数本のコアに結像し伝搬させているために生
じる、そのマイクロレンズ単位での光導波路アレイ基板
から出力像の反転を防止するために、第２のマイクロレ
ンズの各マイクロレンズを用いて再度反転させて、光電
変換素子アレイに結像させるようにしている。したがっ
て、高効率で光導波路アレイ基板に取り込んだ入力像が
反転されることなく、光電変換素子アレイに結像させる
ことができる。
クロレンズアレイの各マイクロレンズにより取り込んだ
入力像を複数本のコアに結像し伝搬させているために生
じる、そのマイクロレンズ単位での光導波路アレイ基板
から出力像の反転を防止するために、第２のマイクロレ
ンズの各マイクロレンズを用いて再度反転させて、光電
変換素子アレイに結像させるようにしている。したがっ
て、高効率で光導波路アレイ基板に取り込んだ入力像が
反転されることなく、光電変換素子アレイに結像させる
ことができる。
【００１４】また、本発明によれば、上記の光導波路型
縮小イメージセンサにおいて、光導波路アレイ基板のコ
アの光入射端部をテーパ形状としている。
縮小イメージセンサにおいて、光導波路アレイ基板のコ
アの光入射端部をテーパ形状としている。
【００１５】本発明によれば、光導波路アレイ基板のコ
アの光入射端部をテーパ形状としているので、コアの光
入射端部での光学結合効率を向上させることができる。
アの光入射端部をテーパ形状としているので、コアの光
入射端部での光学結合効率を向上させることができる。
【００１６】また、本発明では、入力画像を集光する複
数のマイクロレンズがアレイ化された第１のマイクロレ
ンズアレイと、その第１のマイクロレンズアレイにより
集光された光を導き入力画像を縮小する複数本のコアを
備えた光導波路アレイ基板と、その光導波路アレイ基板
から出射された光を結像する複数のマイクロレンズがア
レイ化された第２のマイクロレンズアレイと、その第２
のマイクロレンズアレイにより結像された光を受光し電
気信号に変換する光電変換素子アレイとから構成される
光導波路型縮小イメージセンサの製造方法において、コ
アとなる凹溝のパターンが形成された樹脂材料から成る
パターン基板を射出形成法により成型する工程と、その
パターン基板の凹溝にパターン基板の樹脂材料よりも高
い屈折率を有するコア材料を満たした後、そのパターン
基板のパターン面をスキージ材により掃くことにより余
分なコア材料を除去してコア材料を充填する工程と、そ
のコア材料を重合させた後、パターン基板の樹脂材料と
ほぼ同じ屈折率を有する材料から成る平板基板をパター
ン基板のパターン面に固着する工程とにより光導波路ア
レイ基板を形成し、その光導波路アレイ基板のコアの複
数本が第１のマイクロレンズアレイ及び第２のマイクロ
レンズのそれぞれのマイクロレンズの一つに対応するよ
うに光導波路アレイ基板に第１のマイクロレンズアレイ
及び第２のマイクロレンズアレイを固着することとして
いる。
数のマイクロレンズがアレイ化された第１のマイクロレ
ンズアレイと、その第１のマイクロレンズアレイにより
集光された光を導き入力画像を縮小する複数本のコアを
備えた光導波路アレイ基板と、その光導波路アレイ基板
から出射された光を結像する複数のマイクロレンズがア
レイ化された第２のマイクロレンズアレイと、その第２
のマイクロレンズアレイにより結像された光を受光し電
気信号に変換する光電変換素子アレイとから構成される
光導波路型縮小イメージセンサの製造方法において、コ
アとなる凹溝のパターンが形成された樹脂材料から成る
パターン基板を射出形成法により成型する工程と、その
パターン基板の凹溝にパターン基板の樹脂材料よりも高
い屈折率を有するコア材料を満たした後、そのパターン
基板のパターン面をスキージ材により掃くことにより余
分なコア材料を除去してコア材料を充填する工程と、そ
のコア材料を重合させた後、パターン基板の樹脂材料と
ほぼ同じ屈折率を有する材料から成る平板基板をパター
ン基板のパターン面に固着する工程とにより光導波路ア
レイ基板を形成し、その光導波路アレイ基板のコアの複
数本が第１のマイクロレンズアレイ及び第２のマイクロ
レンズのそれぞれのマイクロレンズの一つに対応するよ
うに光導波路アレイ基板に第１のマイクロレンズアレイ
及び第２のマイクロレンズアレイを固着することとして
いる。
【００１７】本発明によれば、光導波路コアアレイは、
光導波路アレイ基板上に任意の形状に作製可能であるの
で、結合光学系と光電変換素子との相互配置が自由とな
り、イメージセンサのサイズを小さくすることができ
る。また、光源、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、耐ショック性に優れたイメージセンサを提
供することができる。更に、コアとクラッド材料に有機
高分子を用いたポリマー光導波路アレイ基板を採用する
ことにより、容易に大面積の光導波路アレイ基板を作製
することができ、イメージセンサの製造コストを低減化
できる。
光導波路アレイ基板上に任意の形状に作製可能であるの
で、結合光学系と光電変換素子との相互配置が自由とな
り、イメージセンサのサイズを小さくすることができ
る。また、光源、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、耐ショック性に優れたイメージセンサを提
供することができる。更に、コアとクラッド材料に有機
高分子を用いたポリマー光導波路アレイ基板を採用する
ことにより、容易に大面積の光導波路アレイ基板を作製
することができ、イメージセンサの製造コストを低減化
できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明による実施形態につ
いて、図面を参照して説明する。以下に示す実施形態
は、２００ｄｐｉの分解能をもつＧ３型ファクシミリ用
一次元イメージセンサ（スキャン幅２５６ｍｍ：Ｂ４用
紙対応）に適用した例である。光電変換素子としては、
１４μｍピッチ、２０４８ピクセルのＣＣＤである日本
電気株式会社製μＰＤ３７４３Ｄを用いた。
いて、図面を参照して説明する。以下に示す実施形態
は、２００ｄｐｉの分解能をもつＧ３型ファクシミリ用
一次元イメージセンサ（スキャン幅２５６ｍｍ：Ｂ４用
紙対応）に適用した例である。光電変換素子としては、
１４μｍピッチ、２０４８ピクセルのＣＣＤである日本
電気株式会社製μＰＤ３７４３Ｄを用いた。
【００１９】図１は、本発明による実施形態である光導
波路型縮小イメージセンサの概略構造を示す平面図であ
り、図２はその拡大図である。図１及び図２において、
１は原稿、２は光入射側のマイクロレンズアレイ、３は
光導波路アレイ基板、４はコア、５は光出射側のマイク
ロレンズアレイ、６は光電変換素子アレイである。な
お、光入射側のマイクロレンズアレイ２を構成するマイ
クロレンズは開口径が広く焦点距離が長いものであり、
光出射側のマイクロレンズアレイを構成するマイクロレ
ンズは開口径が狭く焦点距離が短いものである。
波路型縮小イメージセンサの概略構造を示す平面図であ
り、図２はその拡大図である。図１及び図２において、
１は原稿、２は光入射側のマイクロレンズアレイ、３は
光導波路アレイ基板、４はコア、５は光出射側のマイク
ロレンズアレイ、６は光電変換素子アレイである。な
お、光入射側のマイクロレンズアレイ２を構成するマイ
クロレンズは開口径が広く焦点距離が長いものであり、
光出射側のマイクロレンズアレイを構成するマイクロレ
ンズは開口径が狭く焦点距離が短いものである。
【００２０】図１及び図２に示すように、この光導波路
型縮小イメージセンサにおいて、光入射側のマイクロレ
ンズアレイ２は、その各マイクロレンズが光導波路アレ
イ基板３の複数本のコア４の入射端に結像させるよう
に、光導波路アレイ基板３の光入射端側に配置されてい
る。本実施形態では、２００ｄｐｉの分解能としたの
で、光導波路アレイ基板３の各コア４の間隔を１２７μ
ｍとし、そして、各コア４の形状については８μｍ×８
μｍの正方形とした。また、マイクロレンズアレイ２の
各マイクロレンズが４本のコア４に集光させるように設
計したので、その直径を５０８μｍとした。なお、本実
施形態では、コア４の光入射端部７の形状をテーパ形状
としているが、これはマイクロレンズアレイ２とコア４
との光学結合効率を高めるためであり、そのサイズを光
入射端面で幅２０μｍ、奥行き４０μｍとした。
型縮小イメージセンサにおいて、光入射側のマイクロレ
ンズアレイ２は、その各マイクロレンズが光導波路アレ
イ基板３の複数本のコア４の入射端に結像させるよう
に、光導波路アレイ基板３の光入射端側に配置されてい
る。本実施形態では、２００ｄｐｉの分解能としたの
で、光導波路アレイ基板３の各コア４の間隔を１２７μ
ｍとし、そして、各コア４の形状については８μｍ×８
μｍの正方形とした。また、マイクロレンズアレイ２の
各マイクロレンズが４本のコア４に集光させるように設
計したので、その直径を５０８μｍとした。なお、本実
施形態では、コア４の光入射端部７の形状をテーパ形状
としているが、これはマイクロレンズアレイ２とコア４
との光学結合効率を高めるためであり、そのサイズを光
入射端面で幅２０μｍ、奥行き４０μｍとした。
【００２１】そして、コア４のそれぞれは、２カ所に屈
曲部４ａ，４ｂを備え、入射端側のマイクロレンズアレ
イ２を介して入力された原稿（入力画像）を縮小して、
その光出射端面から出射するものであり、このように２
カ所の屈曲部４ａ，４ｂを設けることによって光導波路
アレイ基板３がコンパクトなサイズとなっているもので
ある。
曲部４ａ，４ｂを備え、入射端側のマイクロレンズアレ
イ２を介して入力された原稿（入力画像）を縮小して、
その光出射端面から出射するものであり、このように２
カ所の屈曲部４ａ，４ｂを設けることによって光導波路
アレイ基板３がコンパクトなサイズとなっているもので
ある。
【００２２】また、光出射側のマイクロレンズアレイ５
は、光入射側のマイクロレンズアレイ２の各マイクロレ
ンズに対応した複数本のコア４から出射される光が、反
転されて光電変換素子アレイ６に結像されるように、光
導波路アレイ基板３の光出射側に配置されている。本実
施形態では、光電変換素子アレイ６として１４μｍピッ
チのＣＣＤアレイを用いたので、４本のコア４から出射
された光を反転して光電変換素子アレイ６の各ＣＣＤの
受光面に結像するように、マイクロレンズアレイ５の各
マイクロレンズの直径を５６μｍとした。
は、光入射側のマイクロレンズアレイ２の各マイクロレ
ンズに対応した複数本のコア４から出射される光が、反
転されて光電変換素子アレイ６に結像されるように、光
導波路アレイ基板３の光出射側に配置されている。本実
施形態では、光電変換素子アレイ６として１４μｍピッ
チのＣＣＤアレイを用いたので、４本のコア４から出射
された光を反転して光電変換素子アレイ６の各ＣＣＤの
受光面に結像するように、マイクロレンズアレイ５の各
マイクロレンズの直径を５６μｍとした。
【００２３】次いで、光導波路アレイ基板３の作製につ
いて説明する。まず、射出形成技術を用いて、基板表面
にコアとなる矩形状の凹溝を有するパターン基板を成型
するための金型を作製する。本実施形態では、上述のと
おりのコアが８μｍ幅で光入射端部が光入射端面の幅２
０μｍ、奥行き４０μｍのテーパ形状となるように、そ
の転写用のパターン形状が記録されたフォトマスクを設
計した。そして、まず、そのようなフォトマスクを用い
て、リソグラフィー技術により、レジスト膜を塗布した
ガラス基板に、光導波路コア形状パターンを露光する。
これを、現像液を用いて、不要な部分のレジストをエッ
チングすることにより、レジスト膜から成るマスター原
版を作製する。そして、このようなマスター原版のパタ
ーン面上に、金属膜をスパッタ蒸着した後、電界メッキ
により金型を作製することができる。
いて説明する。まず、射出形成技術を用いて、基板表面
にコアとなる矩形状の凹溝を有するパターン基板を成型
するための金型を作製する。本実施形態では、上述のと
おりのコアが８μｍ幅で光入射端部が光入射端面の幅２
０μｍ、奥行き４０μｍのテーパ形状となるように、そ
の転写用のパターン形状が記録されたフォトマスクを設
計した。そして、まず、そのようなフォトマスクを用い
て、リソグラフィー技術により、レジスト膜を塗布した
ガラス基板に、光導波路コア形状パターンを露光する。
これを、現像液を用いて、不要な部分のレジストをエッ
チングすることにより、レジスト膜から成るマスター原
版を作製する。そして、このようなマスター原版のパタ
ーン面上に、金属膜をスパッタ蒸着した後、電界メッキ
により金型を作製することができる。
【００２４】このようにして作製した金型を用いて、本
実施形態では、ＰＭＭＡ樹脂の射出成型を行い、コアと
なる凹溝パターンが表面に形成された高分子材料からな
るパターン基板（クラッド基板）を作製した。そして、
屈折率がＰＭＭＡ（屈折率：１．４９）よりも高い紫外
線硬化樹脂としてＴＢ３０４２（スリーボンド製、屈折
率：１．５３）を用い、この紫外線硬化樹脂を上記のパ
ターン基板の凹溝に溢れ出すまで満たした後、ウレタン
ゴム製スキージ材で掃いて余分な紫外線硬化樹脂を除去
し、凹溝のみに透明樹脂前駆体である紫外線硬化樹脂を
充填した。それから、この基板に紫外線を照射すること
により、透明樹脂前駆体である紫外線硬化樹脂を重合さ
せ、コアを形成することができる。
実施形態では、ＰＭＭＡ樹脂の射出成型を行い、コアと
なる凹溝パターンが表面に形成された高分子材料からな
るパターン基板（クラッド基板）を作製した。そして、
屈折率がＰＭＭＡ（屈折率：１．４９）よりも高い紫外
線硬化樹脂としてＴＢ３０４２（スリーボンド製、屈折
率：１．５３）を用い、この紫外線硬化樹脂を上記のパ
ターン基板の凹溝に溢れ出すまで満たした後、ウレタン
ゴム製スキージ材で掃いて余分な紫外線硬化樹脂を除去
し、凹溝のみに透明樹脂前駆体である紫外線硬化樹脂を
充填した。それから、この基板に紫外線を照射すること
により、透明樹脂前駆体である紫外線硬化樹脂を重合さ
せ、コアを形成することができる。
【００２５】そして、最後に、このようにしてコアが形
成されたパターン基板のパターン面に、パターン基板と
ほぼ屈折率が同じ紫外線硬化樹脂を用い、透明樹脂から
成る平面基板を張り合わせ、クランプで押さえ付ける。
そして、この後、基板上部から紫外線を照射して、紫外
線効果樹脂を硬化させる。
成されたパターン基板のパターン面に、パターン基板と
ほぼ屈折率が同じ紫外線硬化樹脂を用い、透明樹脂から
成る平面基板を張り合わせ、クランプで押さえ付ける。
そして、この後、基板上部から紫外線を照射して、紫外
線効果樹脂を硬化させる。
【００２６】本実施形態では、パターン基板と共に光導
波路アレイ基板３のクラッドを構成する平面基板とし
て、パターン基板と同じ材料のＰＭＭＡを用い、また、
その厚さを０．５ｍｍとした。
波路アレイ基板３のクラッドを構成する平面基板とし
て、パターン基板と同じ材料のＰＭＭＡを用い、また、
その厚さを０．５ｍｍとした。
【００２７】次いで、以上のようにして作製した光導波
路アレイ基板３に、マイクロレンズアレイ２，５を固着
する。本実施形態では、コア材料の屈折率１．５３とほ
ぼ同じ屈折率の紫外線硬化樹脂を用いて、上述のとお
り、光導波路アレイ基板３の４本のコア４が、マイクロ
レンズアレイ２，５のそれぞれのマイクロレンズの一つ
に対応するように固定して張り合わせた。
路アレイ基板３に、マイクロレンズアレイ２，５を固着
する。本実施形態では、コア材料の屈折率１．５３とほ
ぼ同じ屈折率の紫外線硬化樹脂を用いて、上述のとお
り、光導波路アレイ基板３の４本のコア４が、マイクロ
レンズアレイ２，５のそれぞれのマイクロレンズの一つ
に対応するように固定して張り合わせた。
【００２８】なお、隣接した光導波路でのクロストーク
を無くすために導波路端面に光制限部材を設ける必要が
ある。そのため、例えば、蒸着法もしくはスパッタ蒸着
法により、金属反射膜をクラッド基板の端面に形成する
か、もしくは、光源の波長の光を吸収する色素を含む有
機膜を塗布することにより可能となる。
を無くすために導波路端面に光制限部材を設ける必要が
ある。そのため、例えば、蒸着法もしくはスパッタ蒸着
法により、金属反射膜をクラッド基板の端面に形成する
か、もしくは、光源の波長の光を吸収する色素を含む有
機膜を塗布することにより可能となる。
【００２９】
【発明の効果】以上のように、本発明の光導波路型縮小
イメージセンサによれば、光学結合系に従来のものより
レンズ径の大きなマイクロレンズを用いているので、原
稿からの反射光である入力画像を効率良く集光して光電
変換素子アレイに導くことができ、Ｓ／Ｎ比の高い変換
信号を得ることができ、高感度の光導波路型縮小イメー
ジセンサを実現することが可能となる。
イメージセンサによれば、光学結合系に従来のものより
レンズ径の大きなマイクロレンズを用いているので、原
稿からの反射光である入力画像を効率良く集光して光電
変換素子アレイに導くことができ、Ｓ／Ｎ比の高い変換
信号を得ることができ、高感度の光導波路型縮小イメー
ジセンサを実現することが可能となる。
【００３０】また、本発明の光導波路型縮小イメージセ
ンサによれば、光導波路アレイ基板に有機高分子材料を
用いているので、比較的大きな原稿幅に対応したイメー
ジセンサでも容易に作製することができ、作製プロセス
の簡略化、低コスト化を図ることができるという効果が
ある。さらに、導波路型イメージセンサは完全密着型イ
メージセンサのように光電変換素子を原稿に近接させな
いので、光電変換素子を保護する必要が無く、静電気の
影響を受けることがなく、デバイスの信頼性を向上させ
ることができる。そして、従来の縮小光学型イメージセ
ンサに比べて小型、且つ耐ショック性に優れたイメージ
センサを提供することができる。また、結合光学系と光
電変換素子との間を接続する光導波路コアをテーパ形状
などの任意の形状とすることができるので、設計の自由
度が高まり、結合光学系と光電変換素子との任意の配置
が可能となり、種々のイメージセンサに適用できるとい
う効果も奏する。
ンサによれば、光導波路アレイ基板に有機高分子材料を
用いているので、比較的大きな原稿幅に対応したイメー
ジセンサでも容易に作製することができ、作製プロセス
の簡略化、低コスト化を図ることができるという効果が
ある。さらに、導波路型イメージセンサは完全密着型イ
メージセンサのように光電変換素子を原稿に近接させな
いので、光電変換素子を保護する必要が無く、静電気の
影響を受けることがなく、デバイスの信頼性を向上させ
ることができる。そして、従来の縮小光学型イメージセ
ンサに比べて小型、且つ耐ショック性に優れたイメージ
センサを提供することができる。また、結合光学系と光
電変換素子との間を接続する光導波路コアをテーパ形状
などの任意の形状とすることができるので、設計の自由
度が高まり、結合光学系と光電変換素子との任意の配置
が可能となり、種々のイメージセンサに適用できるとい
う効果も奏する。
【図１】本発明による光導波路型縮小イメージセンサの
概略構造を示す平面図である。
概略構造を示す平面図である。
【図２】図１の光導波路型縮小イメージセンサの拡大図
である。
である。
【図３】従来の光学式縮小イメージセンサの概略構造を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図４】従来の密着型イメージセンサの概略構造を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図５】従来の光導波路型縮小イメージセンサの概略構
造を示す斜視図である。
造を示す斜視図である。
【図６】図６の光導波路型縮小イメージセンサの平面図
である。
である。
１ 原稿 ２，５ マイクロレンズアレイ ３ 光導波路アレイ基板 ４ コア ４ａ，４ｂ 屈曲部 ６ 光電変換素子アレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 1/024 - 1/036 H04N 1/04 - 1/207
Claims (4)
- 【請求項１】 入力画像を集光する複数のマイクロレン
ズがアレイ化された第１のマイクロレンズアレイと、該
第１のマイクロレンズアレイにより集光された光を導き
入力画像を縮小する複数本のコアを備えた光導波路アレ
イ基板と、該光導波路アレイ基板から出射された光を受
光し電気信号に変換する光電変換素子アレイとから構成
される光導波路型縮小イメージセンサにおいて、 前記第１のマイクロレンズアレイの各単一のマイクロレ
ンズが前記光導波路アレイ基板の複数本のコアの光入射
端に結像させるように前記第１のマイクロレンズアレイ
を前記光導波路アレイ基板の光入射端側に配置したこと
を特徴とする光導波路型縮小イメージセンサ。 - 【請求項２】 前記光導波路アレイ基板の複数のコアか
ら出射される光を反転させて前記光電変換素子アレイに
結像させる単一のマイクロレンズが複数アレイ化されて
成る第２のマイクロレンズアレイを前記光導波路アレイ
基板の光出射端側に設けたことを特徴とする請求項１に
記載の光導波路型縮小イメージセンサ。 - 【請求項３】 前記光導波路アレイ基板のコアの光入射
端部がテーパ形状であることを特徴とする請求項１又は
２に記載の光導波路型縮小イメージセンサ。 - 【請求項４】 入力画像を集光する複数のマイクロレン
ズがアレイ化された第１のマイクロレンズアレイと、該
第１のマイクロレンズアレイにより集光された光を導き
入力画像を縮小する複数本のコアを備えた光導波路アレ
イ基板と、該光導波路アレイ基板から出射された光を結
像する複数のマイクロレンズがアレイ化された第２のマ
イクロレンズアレイと、該第２のマイクロレンズアレイ
により結像された光を受光し電気信号に変換する光電変
換素子アレイとから構成される光導波路型縮小イメージ
センサの製造方法において、 コアとなる凹溝のパターンが形成された樹脂材料から成
るパターン基板を射出形成法により成型する工程と、 該パターン基板の凹溝に該パターン基板の樹脂材料より
も高い屈折率を有するコア材料を満たした後、該パター
ン基板のパターン面をスキージ材により掃くことにより
余分なコア材料を除去してコア材料を充填する工程と、 該コア材料を重合させた後、前記パターン基板の樹脂材
料とほぼ同じ屈折率を有する材料から成る平板基板を前
記パターン基板のパターン面に固着する工程とにより前
記光導波路アレイ基板を形成し、 該光導波路アレイ基板のコアの複数本が前記第１のマイ
クロレンズアレイ及び前記第２のマイクロレンズのそれ
ぞれのマイクロレンズの一つに対応するように光導波路
アレイ基板に第１のマイクロレンズアレイ及び第２のマ
イクロレンズアレイを固着することを特徴とする光導波
路型縮小イメージセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20552996A JP3153771B2 (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 光導波路型縮小イメージセンサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20552996A JP3153771B2 (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 光導波路型縮小イメージセンサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051589A JPH1051589A (ja) | 1998-02-20 |
| JP3153771B2 true JP3153771B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=16508404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20552996A Expired - Fee Related JP3153771B2 (ja) | 1996-08-05 | 1996-08-05 | 光導波路型縮小イメージセンサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3153771B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6391970B1 (en) | 1997-04-24 | 2002-05-21 | Basf Corporation | Clearcoat binder of polyepoxide, polyacid and polyisocyanate |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016118875A1 (en) | 2015-01-23 | 2016-07-28 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Balloon catheter suturing systems, methods, and devices having pledgets |
| US10512759B2 (en) | 2016-04-19 | 2019-12-24 | Boston Scientific Scimed, Inc | Weeping balloon devices |
| NL2020625B1 (en) * | 2017-12-22 | 2019-07-02 | Illumina Inc | Two-filter light detection devices and methods of manufacturing same |
-
1996
- 1996-08-05 JP JP20552996A patent/JP3153771B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6391970B1 (en) | 1997-04-24 | 2002-05-21 | Basf Corporation | Clearcoat binder of polyepoxide, polyacid and polyisocyanate |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1051589A (ja) | 1998-02-20 |
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