JP3408896B2 - 導波路型縮小イメージセンサ及びその製造方法 - Google Patents
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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- JP3408896B2 JP3408896B2 JP17882595A JP17882595A JP3408896B2 JP 3408896 B2 JP3408896 B2 JP 3408896B2 JP 17882595 A JP17882595 A JP 17882595A JP 17882595 A JP17882595 A JP 17882595A JP 3408896 B2 JP3408896 B2 JP 3408896B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードコピー等の
一次元読み取り光学系に使用されるイメージセンサに係
り、特に光導波路を用いた縮小イメージセンサ及びその
製造方法に関する。
一次元読み取り光学系に使用されるイメージセンサに係
り、特に光導波路を用いた縮小イメージセンサ及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ファクシミリ、イメージスキャ
ナ、デジタル複写機などの画像の読み取り需要の増加に
伴い、画像情報を電気信号に変換する一次元イメージセ
ンサの高性能化及び小型化が要望されている。従来より
一次元イメーシセンサには、原稿幅よりもセンサが長く
短く縮小光学系を用いて結像画面を読み取る縮小型セン
サと、１対１の光学系を用いて等倍の結像画面を読み取
る密着型センサとがある。
ナ、デジタル複写機などの画像の読み取り需要の増加に
伴い、画像情報を電気信号に変換する一次元イメージセ
ンサの高性能化及び小型化が要望されている。従来より
一次元イメーシセンサには、原稿幅よりもセンサが長く
短く縮小光学系を用いて結像画面を読み取る縮小型セン
サと、１対１の光学系を用いて等倍の結像画面を読み取
る密着型センサとがある。
【０００３】縮小型イメージセンサは低価格であると共
に高速読み取りが可能である反面、レンズによる縮小結
像が必要であるため、素子サイズが大きく小型化が困難
であること及び光学系の調整が複雑で１台毎に調整を要
するという欠点を持っている。
に高速読み取りが可能である反面、レンズによる縮小結
像が必要であるため、素子サイズが大きく小型化が困難
であること及び光学系の調整が複雑で１台毎に調整を要
するという欠点を持っている。
【０００４】それに対して密着型イメージセンサは、原
稿から光電変換素子アレイまでの距離が小さく、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、光電変換素子アレイを駆動する複雑な電子
回路が必要であるため低価格化が困難である。
稿から光電変換素子アレイまでの距離が小さく、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、光電変換素子アレイを駆動する複雑な電子
回路が必要であるため低価格化が困難である。
【０００５】そこで最近、複数の光導波路を用いた縮小
型イメージセンサが提案されている。特願平６−９４３
４６号には、原稿面からの反射光を導波路を用いて縮小
する導波路型縮小イメージセンサにおいて、原稿面幅に
形成されたレンズと、該レンズで集光された光を導く複
数の導波路が形成された光導波路基板と、前記複数の導
波路により導かれた光が入射する光電変換素子アレイと
を備えることを特徴とする導波路型縮小イメージセンサ
が開示されている。このイメージセンサにば、低価格
で、素子が小型化でき、なおかつ光学系の調整が不要と
いう利点がある。
型イメージセンサが提案されている。特願平６−９４３
４６号には、原稿面からの反射光を導波路を用いて縮小
する導波路型縮小イメージセンサにおいて、原稿面幅に
形成されたレンズと、該レンズで集光された光を導く複
数の導波路が形成された光導波路基板と、前記複数の導
波路により導かれた光が入射する光電変換素子アレイと
を備えることを特徴とする導波路型縮小イメージセンサ
が開示されている。このイメージセンサにば、低価格
で、素子が小型化でき、なおかつ光学系の調整が不要と
いう利点がある。
【０００６】このような、縮小型イメージセンサに用い
る、高分子材料をコアに用いた高分子光導波路の製造方
法として、幾つかの方法が提案されている。
る、高分子材料をコアに用いた高分子光導波路の製造方
法として、幾つかの方法が提案されている。
【０００７】第一の方法として、キャピラリとなる溝の
パターンが形成されたＰＭＭＡ等の高分子材料からなる
パターン基板を、通常の射出成形機を用いて製造する。
次いで、この様にして製造したパターン基板の溝の部分
に導波路のコア用の高分子の原料となるポリマ前駆体材
料を充填して、ＰＭＭＡ等の高分子からなる平面基板を
パターン基板の溝部に接するように密着させた後、紫外
線照射などで高分子化させることにより、高分子材料か
らなる光導波路のコアを形成する方法が提案されてい
る。
パターンが形成されたＰＭＭＡ等の高分子材料からなる
パターン基板を、通常の射出成形機を用いて製造する。
次いで、この様にして製造したパターン基板の溝の部分
に導波路のコア用の高分子の原料となるポリマ前駆体材
料を充填して、ＰＭＭＡ等の高分子からなる平面基板を
パターン基板の溝部に接するように密着させた後、紫外
線照射などで高分子化させることにより、高分子材料か
らなる光導波路のコアを形成する方法が提案されてい
る。
【０００８】また、別の方法として特願平６−３００８
０７号には、キャピラリとなる溝のパターンが形成され
たパターン基板のパターン面を平面基板に密着させて前
記溝によりキャピラリを形成した後、光導波路のコアの
原料であるモノマ溶液を毛細管現象により前記キャピラ
リに充填させてから、前記モノマ溶液を高分子化させる
ことを特徴とする高分子光導波路の製造方法が提案され
ている。この方法によれば、パターン基板と平面基板と
の境界に間隙を形成しないので、各コア間の漏洩光によ
るクロストークがなく、光導波特性に優れた高分子光導
波路を実現することができる。
０７号には、キャピラリとなる溝のパターンが形成され
たパターン基板のパターン面を平面基板に密着させて前
記溝によりキャピラリを形成した後、光導波路のコアの
原料であるモノマ溶液を毛細管現象により前記キャピラ
リに充填させてから、前記モノマ溶液を高分子化させる
ことを特徴とする高分子光導波路の製造方法が提案され
ている。この方法によれば、パターン基板と平面基板と
の境界に間隙を形成しないので、各コア間の漏洩光によ
るクロストークがなく、光導波特性に優れた高分子光導
波路を実現することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来のレンズ系を使用
した縮小型イメージセンサは、原稿面と固体撮像素子と
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、組立て時に１台毎に調整が必要となり、更に振動に
弱い。
した縮小型イメージセンサは、原稿面と固体撮像素子と
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、組立て時に１台毎に調整が必要となり、更に振動に
弱い。
【００１０】また、従来の密着型イメージセンサは、光
電変換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場合がある。
電変換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場合がある。
【００１１】光導波路を用いた縮小イメージセンサによ
れば、上記２つのイメージセンサに比べて、素子の小型
化が可能、光学系の調整が不要という利点があり、非常
に低価格、高性能、小型化が促進できるが、原稿のイメ
ージを縮小するために不可欠である導波路の屈曲部分に
おいて、光信号が大きく減衰する。
れば、上記２つのイメージセンサに比べて、素子の小型
化が可能、光学系の調整が不要という利点があり、非常
に低価格、高性能、小型化が促進できるが、原稿のイメ
ージを縮小するために不可欠である導波路の屈曲部分に
おいて、光信号が大きく減衰する。
【００１２】本発明は、この屈曲部における光信号の減
衰を低減することが可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。
衰を低減することが可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。
【００１３】また、光導波路の製造方法に関しては、以
下のような問題点がある。
下のような問題点がある。
【００１４】従来の技術に述べた第一の方法で製造した
光導波路は、パターン基板にコア材料を充填してから平
面基板との貼り合わせを行うため、平面基板とパターン
基板との間に、コア用の高分子材料がはみ出した状態で
高分子化されて、１〜１０μｍ程度の厚い間隙が生じ
る。したがって、光導波路に光を入射させると、光が間
隙に漏洩し、デバイス全体に拡散して、光導波路のコア
を正常に伝播することができなくなる。これに対して、
従来の技術で述べた第二の方法を用いて光導波路を製造
すれば、パターン基板と平面基板を貼り合わせてからコ
ア材料を吸い上げるため、パターン基板と平面基板との
間の間隙がなく、各コア間における光の漏洩がない。
光導波路は、パターン基板にコア材料を充填してから平
面基板との貼り合わせを行うため、平面基板とパターン
基板との間に、コア用の高分子材料がはみ出した状態で
高分子化されて、１〜１０μｍ程度の厚い間隙が生じ
る。したがって、光導波路に光を入射させると、光が間
隙に漏洩し、デバイス全体に拡散して、光導波路のコア
を正常に伝播することができなくなる。これに対して、
従来の技術で述べた第二の方法を用いて光導波路を製造
すれば、パターン基板と平面基板を貼り合わせてからコ
ア材料を吸い上げるため、パターン基板と平面基板との
間の間隙がなく、各コア間における光の漏洩がない。
【００１５】光導波路の屈曲部における光信号の損失
を、その屈曲部分の外側に周りの基板よりも低い屈折率
の物質で充填された溝を配置することにより低減できる
ことを、シミュレーションにより確認した結果が「J.Ya
mauchi et al:'Beam-Propagation Analysis of Bent St
ep-Index Slab Waveguides',ELECTRONICS LETTERS,199
0,Vol.26,No.12,p822-p824」に記載されている。
を、その屈曲部分の外側に周りの基板よりも低い屈折率
の物質で充填された溝を配置することにより低減できる
ことを、シミュレーションにより確認した結果が「J.Ya
mauchi et al:'Beam-Propagation Analysis of Bent St
ep-Index Slab Waveguides',ELECTRONICS LETTERS,199
0,Vol.26,No.12,p822-p824」に記載されている。
【００１６】本発明は、この結果を前述の第二の製造方
法に応用して、屈曲部における光信号の減衰を低減させ
る構造を有する光導波路の製造方法を提供することを目
的とする。
法に応用して、屈曲部における光信号の減衰を低減させ
る構造を有する光導波路の製造方法を提供することを目
的とする。
【００１７】
【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、原稿面からの反射光を高分子光導波路を用いて
縮小する導波路型縮小イメージセンサであって、前記導
波路に設けられた屈曲部の外側に隣接して前記導波路の
コア部及びクラッド部よりも屈折率の低い物質で充填さ
れている溝を備え、前記溝と前記導波路のコア部との間
隔は２μｍ以下であ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。
目的は、原稿面からの反射光を高分子光導波路を用いて
縮小する導波路型縮小イメージセンサであって、前記導
波路に設けられた屈曲部の外側に隣接して前記導波路の
コア部及びクラッド部よりも屈折率の低い物質で充填さ
れている溝を備え、前記溝と前記導波路のコア部との間
隔は２μｍ以下であ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。
【００１８】本発明によれば、前述の目的は、原稿面か
らの反射光を高分子光導波路を用いて縮小する導波路型
縮小イメージセンサであって、前記導波路に設けられた
屈曲部の外側に隣接して前記導波路のコア部及びクラッ
ド部よりも屈折率の低い物質で充填されている溝を備
え、前記コア部の屈折率から前記クラッド部の屈折率を
引いた値を、前記クラッド部の屈折率で割った値である
比屈折率差が、１．５％未満であ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。
らの反射光を高分子光導波路を用いて縮小する導波路型
縮小イメージセンサであって、前記導波路に設けられた
屈曲部の外側に隣接して前記導波路のコア部及びクラッ
ド部よりも屈折率の低い物質で充填されている溝を備
え、前記コア部の屈折率から前記クラッド部の屈折率を
引いた値を、前記クラッド部の屈折率で割った値である
比屈折率差が、１．５％未満であ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。
【００１９】本発明によれば、前述の目的は、前記溝
は、周囲が封止され気体で充填さ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。
は、周囲が封止され気体で充填さ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。
【００２０】本発明によれば、前述の目的は、前記溝の
幅は２μｍ以下であ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。
幅は２μｍ以下であ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。
【００２１】本発明によれば、前述の目的は、両端又は
一端が開放されており屈曲部を有するキャピラリとなる
第１の溝と該屈曲部の外側に隣接しており両端が封止さ
れている第２の溝とを備えるパターン基板のパターン面
を平面基板に密着させ、毛細管現象によって光導波路の
コアの原料であるモノマ溶液を前記第１の溝に充填し、
前記モノマ溶液を高分子化させて光導波路を形成するこ
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
センサの製造方法によって達成される。
一端が開放されており屈曲部を有するキャピラリとなる
第１の溝と該屈曲部の外側に隣接しており両端が封止さ
れている第２の溝とを備えるパターン基板のパターン面
を平面基板に密着させ、毛細管現象によって光導波路の
コアの原料であるモノマ溶液を前記第１の溝に充填し、
前記モノマ溶液を高分子化させて光導波路を形成するこ
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
センサの製造方法によって達成される。
【００２２】
【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、各光導波路の屈曲部の外側に隣接して配置
されており、導波路のコア部及びクラッド部よりも屈折
率の低い物質で充填された溝を備えたことにより、導波
路を通過する光が屈曲部を通過する際に生じる損失を低
減し、導波路の光透過率を増加することが可能となる。
また、溝と導波路のコア部との間隔は２μｍ以下である
ことにより、導波路が小型化された際にも効果的に屈曲
部での光損失を低減することが可能となる。
においては、各光導波路の屈曲部の外側に隣接して配置
されており、導波路のコア部及びクラッド部よりも屈折
率の低い物質で充填された溝を備えたことにより、導波
路を通過する光が屈曲部を通過する際に生じる損失を低
減し、導波路の光透過率を増加することが可能となる。
また、溝と導波路のコア部との間隔は２μｍ以下である
ことにより、導波路が小型化された際にも効果的に屈曲
部での光損失を低減することが可能となる。
【００２３】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、コア部の屈折率からクラッド部の屈折
率を引いた値を、クラッド部の屈折率で割った値である
比屈折率差が、１．５％未満であることにより、導波路
及び溝のサイズ等の設定が同一の際に、更に効果的に屈
曲部での光損失を低減することが可能となる。
ンサにおいては、コア部の屈折率からクラッド部の屈折
率を引いた値を、クラッド部の屈折率で割った値である
比屈折率差が、１．５％未満であることにより、導波路
及び溝のサイズ等の設定が同一の際に、更に効果的に屈
曲部での光損失を低減することが可能となる。
【００２４】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、屈曲部の外側に隣接した、周囲が封止
された溝が気体で充填されていることにより、一定の屈
折率の材料で溝を充填する際に、気体環境中で製造する
ことで、容易に充填が可能となる。
ンサにおいては、屈曲部の外側に隣接した、周囲が封止
された溝が気体で充填されていることにより、一定の屈
折率の材料で溝を充填する際に、気体環境中で製造する
ことで、容易に充填が可能となる。
【００２５】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、溝の幅が２μｍ以下であることによ
り、導波路が小型化された際にも効果的に屈曲部での光
損失を低減することが可能となる。
ンサにおいては、溝の幅が２μｍ以下であることによ
り、導波路が小型化された際にも効果的に屈曲部での光
損失を低減することが可能となる。
【００２６】請求項５に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサの製造方法においては、光導波路となるキャピラリ
及び該導波路の屈曲部に隣接した溝をフォトリソグラフ
ィ等によって形成した基板と平面基板とが密着され、キ
ャピラリ内のみにモノマ溶液が毛細管現象によって充填
され、溝には密着工程の環境下での気体が充填される。
これにより、光導波路と溝とを屈折率の異なった材料で
それぞれ充填させることが容易に行える。
ンサの製造方法においては、光導波路となるキャピラリ
及び該導波路の屈曲部に隣接した溝をフォトリソグラフ
ィ等によって形成した基板と平面基板とが密着され、キ
ャピラリ内のみにモノマ溶液が毛細管現象によって充填
され、溝には密着工程の環境下での気体が充填される。
これにより、光導波路と溝とを屈折率の異なった材料で
それぞれ充填させることが容易に行える。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の導波路型縮小イメ
ージセンサの実施の形態について図を参照しながら説明
する。
ージセンサの実施の形態について図を参照しながら説明
する。
【００２８】第一に、パターン基板の製造法について、
図２を用いて詳細に説明する。最初に、図２（ａ）のよ
うに、膜厚が８μｍのフォトレジスト膜２０２をＰＭＭ
Ａ基板２０１上に形成し、次に図２（ｂ）に示すよう
に、フォトリソグラフィ技術を用いて溝パターンの転写
を行う。つまり、このフォトレジスト膜２０２にマスク
２０３を密着させて紫外線２１１を露光し、現像処理を
行うと、マスク２０３の溝のパターンがフォトレジスト
膜２０２に転写される。すると、図２（ｃ）に示すよう
に、キャピラリとなる溝のパターン２０２が形成され
る。本発明の実施の形態では、この溝の幅も８μｍとし
た。次に、ＲＩＥエッチング法により、図２（ｄ）に示
すように、イオン２１２をパターン化したフォトレジス
ト膜２０２の表面から照射し、レジスト膜のない部分に
深さ１０μｍの溝を形成する。最後にレジスト剥離剤を
用いてフォトレジスト膜２０２を溶解することにより、
図２（ｅ）に示すように、幅８μｍ、深さ１０μｍのキ
ャピラリとなる溝の形成されたパターン化ＰＭＭＡ基板
が製造される。
図２を用いて詳細に説明する。最初に、図２（ａ）のよ
うに、膜厚が８μｍのフォトレジスト膜２０２をＰＭＭ
Ａ基板２０１上に形成し、次に図２（ｂ）に示すよう
に、フォトリソグラフィ技術を用いて溝パターンの転写
を行う。つまり、このフォトレジスト膜２０２にマスク
２０３を密着させて紫外線２１１を露光し、現像処理を
行うと、マスク２０３の溝のパターンがフォトレジスト
膜２０２に転写される。すると、図２（ｃ）に示すよう
に、キャピラリとなる溝のパターン２０２が形成され
る。本発明の実施の形態では、この溝の幅も８μｍとし
た。次に、ＲＩＥエッチング法により、図２（ｄ）に示
すように、イオン２１２をパターン化したフォトレジス
ト膜２０２の表面から照射し、レジスト膜のない部分に
深さ１０μｍの溝を形成する。最後にレジスト剥離剤を
用いてフォトレジスト膜２０２を溶解することにより、
図２（ｅ）に示すように、幅８μｍ、深さ１０μｍのキ
ャピラリとなる溝の形成されたパターン化ＰＭＭＡ基板
が製造される。
【００２９】本発明の実施の形態において加工した溝
は、図１（ａ）に示すように、２つの屈曲部を持った縮
小型光導波路のパターンとした。そして、光導波路１０
１のそれぞれの屈曲部の外側には、屈曲部における光信
号の損失低減用の溝１０２を隣接して形成した。図１
（ｂ）は、屈曲部とその隣接溝の詳細を拡大した図であ
る。各部の大きさは、光導波路となる溝１０１の幅ｗ＝
８μｍ、隣接溝との間隔ｄ＝２μｍ、隣接溝１０２の幅
ｕ＝２μｍ、そして溝１０１の屈曲部の曲率Ｒ＝２００
μｍである。光導波路となる各々の溝についてはＰＭＭ
Ａ基板の両端にまで達しており、それに対して、両端が
ＰＭＭＡの端まで達していない隣接溝１０２が、各々の
光導波路となる溝１０１の屈曲部の外側に、同心円弧状
の形状の屈曲部をもって配置されている構造を有してい
る。
は、図１（ａ）に示すように、２つの屈曲部を持った縮
小型光導波路のパターンとした。そして、光導波路１０
１のそれぞれの屈曲部の外側には、屈曲部における光信
号の損失低減用の溝１０２を隣接して形成した。図１
（ｂ）は、屈曲部とその隣接溝の詳細を拡大した図であ
る。各部の大きさは、光導波路となる溝１０１の幅ｗ＝
８μｍ、隣接溝との間隔ｄ＝２μｍ、隣接溝１０２の幅
ｕ＝２μｍ、そして溝１０１の屈曲部の曲率Ｒ＝２００
μｍである。光導波路となる各々の溝についてはＰＭＭ
Ａ基板の両端にまで達しており、それに対して、両端が
ＰＭＭＡの端まで達していない隣接溝１０２が、各々の
光導波路となる溝１０１の屈曲部の外側に、同心円弧状
の形状の屈曲部をもって配置されている構造を有してい
る。
【００３０】第二に、上記のようにして製造したパター
ン基板と平面基板とを密着させる工程について、図３を
用いて説明する。図３（ａ）に示すように、パターン基
板２０１と平面基板３０１とをクランプ用治具３１０の
内側にセットし、クランプ用治具によりパターン基板と
平面基板とを密着させる。すると、パターン基板２０１
の溝部が空洞状になりキャピラリ３０２が形成される。
そして、図３（ｂ）に示すように、パターン基板と平面
基板とを密着させて形成される４側面のうち、モノマの
吸引口となるキャピラリ３０２の一方の開口部のある面
を除いた３側面を、エポキシ樹脂などからなる低真空用
のシール用樹脂３０３を用いて封止する。これにより、
キャピラリ３０２のモノマ吸引口とはならない他方の開
口部も封止されたことになる。また、両端がＰＭＭＡ基
板の端まで達していない溝については、その空洞内に空
気が封止された状態となる。
ン基板と平面基板とを密着させる工程について、図３を
用いて説明する。図３（ａ）に示すように、パターン基
板２０１と平面基板３０１とをクランプ用治具３１０の
内側にセットし、クランプ用治具によりパターン基板と
平面基板とを密着させる。すると、パターン基板２０１
の溝部が空洞状になりキャピラリ３０２が形成される。
そして、図３（ｂ）に示すように、パターン基板と平面
基板とを密着させて形成される４側面のうち、モノマの
吸引口となるキャピラリ３０２の一方の開口部のある面
を除いた３側面を、エポキシ樹脂などからなる低真空用
のシール用樹脂３０３を用いて封止する。これにより、
キャピラリ３０２のモノマ吸引口とはならない他方の開
口部も封止されたことになる。また、両端がＰＭＭＡ基
板の端まで達していない溝については、その空洞内に空
気が封止された状態となる。
【００３１】第三に、上記のようにしてパターン基板と
平面基板とを密着させたもののキャピラリに、コアの原
料であるモノマ溶液を充填する工程について、図４を用
いて説明する。上記のようにしてパターン基板２０１及
び平面基板３０１をクランプ用治具３１０によりクラン
プしたものを、図４（ａ）に示すように、真空室４１０
内の保持具４０１にセッティングする、ここで保持具４
０１は、クランプ用治具３１０を上下方向に移動可能な
構成になっている。また、真空室４１０の内部には、５
％の過酸化ベンゾイルを含むアリルジグリコールカーボ
ネイト（ＲＡＶ７）のモノマ溶液が入れられた容器４０
２が、クランプ用治具３１０の真下に位置するように配
置される。なお、ＲＡＶ７モノマ溶液に含有される過酸
化ベンゾイルは、加熱されると、ＲＡＶ７のモノマを高
分子化させる重合剤として作用するものである。次に、
真空室４１０内を１０−４Ｔｏｒｒの真空度まで真空引
きして、ＲＡＶ７のモノマ溶液に含まれる気体の脱ガス
処理と、片端の開放されたキャピラリ内の気体の除去を
施し、その後、保持具４０１を用いてクランプ用治具３
１０を下方向に移動させ、キャピラリの開口部をＲＡＶ
７モノマ溶液に浸す。それから、真空室４１０内部を、
真空から大気圧まで徐々に変化するようにリークさせる
と、キャピラリ内部の圧力が、ＲＡＶ７モノマ溶液の周
囲の圧力より相対的に小さくなるので、ＲＡＶ７モノマ
溶液がキャピラリ内部に吸入される。この様に、比較的
長いキャピラリにモノマを充填させる場合には、毛細管
現象による効果を補助するように、真空を用いた圧力変
化を利用すれば、キャピラリへのモノマの充填工程を行
うことができる。両端の封止された溝には、当然ながら
モノマ溶液は充填されず、依然気体が充填された状態に
ある。
平面基板とを密着させたもののキャピラリに、コアの原
料であるモノマ溶液を充填する工程について、図４を用
いて説明する。上記のようにしてパターン基板２０１及
び平面基板３０１をクランプ用治具３１０によりクラン
プしたものを、図４（ａ）に示すように、真空室４１０
内の保持具４０１にセッティングする、ここで保持具４
０１は、クランプ用治具３１０を上下方向に移動可能な
構成になっている。また、真空室４１０の内部には、５
％の過酸化ベンゾイルを含むアリルジグリコールカーボ
ネイト（ＲＡＶ７）のモノマ溶液が入れられた容器４０
２が、クランプ用治具３１０の真下に位置するように配
置される。なお、ＲＡＶ７モノマ溶液に含有される過酸
化ベンゾイルは、加熱されると、ＲＡＶ７のモノマを高
分子化させる重合剤として作用するものである。次に、
真空室４１０内を１０−４Ｔｏｒｒの真空度まで真空引
きして、ＲＡＶ７のモノマ溶液に含まれる気体の脱ガス
処理と、片端の開放されたキャピラリ内の気体の除去を
施し、その後、保持具４０１を用いてクランプ用治具３
１０を下方向に移動させ、キャピラリの開口部をＲＡＶ
７モノマ溶液に浸す。それから、真空室４１０内部を、
真空から大気圧まで徐々に変化するようにリークさせる
と、キャピラリ内部の圧力が、ＲＡＶ７モノマ溶液の周
囲の圧力より相対的に小さくなるので、ＲＡＶ７モノマ
溶液がキャピラリ内部に吸入される。この様に、比較的
長いキャピラリにモノマを充填させる場合には、毛細管
現象による効果を補助するように、真空を用いた圧力変
化を利用すれば、キャピラリへのモノマの充填工程を行
うことができる。両端の封止された溝には、当然ながら
モノマ溶液は充填されず、依然気体が充填された状態に
ある。
【００３２】最後に、キャピラリ内にＲＡＶ７モノマ溶
液が充填され、真空室内が大気圧に達した後、クランプ
用治具３１０を、保持具４０１から取り外してオーブン
を用いて８５℃の温度で６時間加熱してＲＡＶ７モノマ
溶液を高分子化させる。以上のようにして製造した高分
子光導波路の表面を、０．５μｍ以下のサイズのダイア
モンド含有懸濁液を用いた標準的な研磨機器により研磨
してシール用樹脂を取り去る。以上のようにして、本発
明による高分子光導波路を製造することができる。
液が充填され、真空室内が大気圧に達した後、クランプ
用治具３１０を、保持具４０１から取り外してオーブン
を用いて８５℃の温度で６時間加熱してＲＡＶ７モノマ
溶液を高分子化させる。以上のようにして製造した高分
子光導波路の表面を、０．５μｍ以下のサイズのダイア
モンド含有懸濁液を用いた標準的な研磨機器により研磨
してシール用樹脂を取り去る。以上のようにして、本発
明による高分子光導波路を製造することができる。
【００３３】上記のようにして製造した高分子光導波路
のコアの入射端に、レーザーからの光を入射させて、そ
の高分子光導波路からの出射光を測定し、光の導波路で
の通過損失を求めた。
のコアの入射端に、レーザーからの光を入射させて、そ
の高分子光導波路からの出射光を測定し、光の導波路で
の通過損失を求めた。
【００３４】その結果、曲率が２００μｍの光導波路に
ついて、隣接する溝が存在しない導波路に関しては５５
％の光透過であったのが、溝を形成したサンプルに関し
ては９２％の光透過が認められた。
ついて、隣接する溝が存在しない導波路に関しては５５
％の光透過であったのが、溝を形成したサンプルに関し
ては９２％の光透過が認められた。
【００３５】図５は、本発明の実施の形態によって製造
した高分子光導波路において、図１（ｂ）にｕで示し
た、導波路コア部の屈曲部外側に配置した溝の幅を変化
させた時の、光損失の低減効果を示すグラフである。図
の縦軸は、上記溝がない時の導波路からの出射光強度に
対する、上記溝が有る時の導波路からの出射光強度の比
を示している。つまり、縦軸の値が１より大きければ、
導波路コア部の屈曲部外側に配置した溝の効果があり、
更にこの値が大きいほど、その効果は大きいと言える。
また、導波路コア部の幅は８μｍ、溝のコア部からの距
離は２μｍとした。図５より、導波路コア部の屈曲部外
側に配置した溝の幅ｕは、導波路の小型化、そして光損
失低減効果の点から２μｍ以下が適当であることが分か
る。但し、微細加工の困難さから本発明の実施の形態で
は２μｍとした。
した高分子光導波路において、図１（ｂ）にｕで示し
た、導波路コア部の屈曲部外側に配置した溝の幅を変化
させた時の、光損失の低減効果を示すグラフである。図
の縦軸は、上記溝がない時の導波路からの出射光強度に
対する、上記溝が有る時の導波路からの出射光強度の比
を示している。つまり、縦軸の値が１より大きければ、
導波路コア部の屈曲部外側に配置した溝の効果があり、
更にこの値が大きいほど、その効果は大きいと言える。
また、導波路コア部の幅は８μｍ、溝のコア部からの距
離は２μｍとした。図５より、導波路コア部の屈曲部外
側に配置した溝の幅ｕは、導波路の小型化、そして光損
失低減効果の点から２μｍ以下が適当であることが分か
る。但し、微細加工の困難さから本発明の実施の形態で
は２μｍとした。
【００３６】図６は、本発明の実施の形態によって製造
した高分子光導波路において、図１（ｂ）にｄで示し
た、導波路コア部の屈曲部外側に配置した溝と、導波路
コア部との距離を変化させた時の、光損失の低減効果を
示すグラフである。図の縦軸は、図５と同じ内容を示し
ている。また、導波路コア部の幅は８μｍ、溝の幅は２
μｍとした。図６より、導波路コア部の屈曲部外側に配
置した溝と導波路コア部との距離ｄは、導波路の小型
化、そして光損失低減効果の点から２μｍ以下が適当で
あることが分かる。但し、微細加工の困難さから本発明
の実施の形態では２μｍとした。
した高分子光導波路において、図１（ｂ）にｄで示し
た、導波路コア部の屈曲部外側に配置した溝と、導波路
コア部との距離を変化させた時の、光損失の低減効果を
示すグラフである。図の縦軸は、図５と同じ内容を示し
ている。また、導波路コア部の幅は８μｍ、溝の幅は２
μｍとした。図６より、導波路コア部の屈曲部外側に配
置した溝と導波路コア部との距離ｄは、導波路の小型
化、そして光損失低減効果の点から２μｍ以下が適当で
あることが分かる。但し、微細加工の困難さから本発明
の実施の形態では２μｍとした。
【００３７】図７は、上記のようにして製造した高分子
光導波路において、導波路コア部とクラッド部の材料の
比屈折率差を変化させた時の光損失の低減効果を示すグ
ラフである。図の縦軸は、図５と同じ内容を示してい
る。図７より、コアとクラッドの比屈折率差が１．５％
未満になるように各々の材料を選択することが、光損失
低減効果の点から適当であることが分かる。本発明の実
施の形態では、比屈折率差０．８６％の材料を用いた。
光導波路において、導波路コア部とクラッド部の材料の
比屈折率差を変化させた時の光損失の低減効果を示すグ
ラフである。図の縦軸は、図５と同じ内容を示してい
る。図７より、コアとクラッドの比屈折率差が１．５％
未満になるように各々の材料を選択することが、光損失
低減効果の点から適当であることが分かる。本発明の実
施の形態では、比屈折率差０．８６％の材料を用いた。
【００３８】光導波路屈曲部に隣接する溝に充填する気
体は、実施の形態では空気である。しかし、パターン基
板と平面基板を貼り合わせる工程を空気以外の気体環境
中で行うことにより、その他各種の気体を屈曲部隣接溝
に充填することが可能であり、空気に限定されるもので
はない。
体は、実施の形態では空気である。しかし、パターン基
板と平面基板を貼り合わせる工程を空気以外の気体環境
中で行うことにより、その他各種の気体を屈曲部隣接溝
に充填することが可能であり、空気に限定されるもので
はない。
【００３９】またクラッド部及びコア部の材料に関して
も上記実施の形態に限定されるものではなく、比屈折率
差１．５％未満の組合せで、様々な材料を用いることが
可能である。
も上記実施の形態に限定されるものではなく、比屈折率
差１．５％未満の組合せで、様々な材料を用いることが
可能である。
【００４０】
【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、光が屈曲部を通過する際に生じる損失
を低減し、導波路の光透過率を増加することが可能とな
る。また、導波路が小型化された際にも効果的に屈曲部
での光損失を低減することが可能となる。
センサによれば、光が屈曲部を通過する際に生じる損失
を低減し、導波路の光透過率を増加することが可能とな
る。また、導波路が小型化された際にも効果的に屈曲部
での光損失を低減することが可能となる。
【００４１】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、導波路が小型化された際にも効果的に屈
曲部での光損失を低減することができる。
ンサによれば、導波路が小型化された際にも効果的に屈
曲部での光損失を低減することができる。
【００４２】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、気体環境中で製造することで、周囲が封
止された溝を容易に充填が可能となる。
ンサによれば、気体環境中で製造することで、周囲が封
止された溝を容易に充填が可能となる。
【００４３】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、導波路が小型化された際にも効果的に屈
曲部での光損失を低減することが可能となる。
ンサによれば、導波路が小型化された際にも効果的に屈
曲部での光損失を低減することが可能となる。
【００４４】請求項５に記載の導波路型縮小イメージセ
ンサの製造方法によれば、光導波路と溝とを屈折率の異
なった材料でそれぞれ充填させることが容易に行える。
また、この方法を用いることで、本発明の構造を持った
光導波路を、非常に簡便に製造することが可能となる。
ンサの製造方法によれば、光導波路と溝とを屈折率の異
なった材料でそれぞれ充填させることが容易に行える。
また、この方法を用いることで、本発明の構造を持った
光導波路を、非常に簡便に製造することが可能となる。
【図１】本発明の導波路型縮小イメージセンサの実施の
形態を示す図である。
形態を示す図である。
【図２】図１の導波路を製造する第一の工程を示す図で
ある。
ある。
【図３】図１の導波路を製造する第二の工程を示す図で
ある。
ある。
【図４】図１の導波路を製造する第三の工程を示す図で
ある。
ある。
【図５】導波路の屈曲部外側に配置した溝幅に対する光
損失低減効果を示すグラフである。
損失低減効果を示すグラフである。
【図６】導波路コア部の屈曲部外側に配置した溝と導波
路コア部との距離に対する光損失低減効果を示すグラフ
である。
路コア部との距離に対する光損失低減効果を示すグラフ
である。
【図７】導波路コア部とクラッド部の材料の比屈折率差
に対する光損失低減効果を示すグラフである。
に対する光損失低減効果を示すグラフである。
１０１ 光導波路
１０２ 光損失低減用側溝
２０１ 光導波路パターン基板
２０２ レジスト膜
３０１ 平面基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−30716（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−157109（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−8668（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−77705（ＪＰ，Ａ)
実開 昭64−13010（ＪＰ，Ｕ)
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ，Ｖｏｌ．26，Ｎｏ．12（1990）,
ｐｐ．822−824
1990年電子情報通信学会春季全国大会
講演論文集，Ｐａｒｔ ５，ｐ．７
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 27/14
G02B 6/00
G02B 6/122
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 原稿面からの反射光を高分子光導波路を
用いて縮小する導波路型縮小イメージセンサであって、
前記導波路に設けられた屈曲部の外側に隣接して前記導
波路のコア部及びクラッド部よりも屈折率の低い物質で
充填されている溝を備え、前記溝と前記導波路のコア部
との間隔は２μｍ以下であ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】 原稿面からの反射光を高分子光導波路を
用いて縮小する導波路型縮小イメージセンサであって、
前記導波路に設けられた屈曲部の外側に隣接して前記導
波路のコア部及びクラッド部よりも屈折率の低い物質で
充填されている溝を備え、前記コア部の屈折率から前記
クラッド部の屈折率を引いた値を、前記クラッド部の屈
折率で割った値である比屈折率差が、１．５％未満であ
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】 前記溝は、周囲が封止され気体で充填さ
れていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導波
路型縮小イメージセンサ。 - 【請求項４】 前記溝の幅は２μｍ以下であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の導波路型縮小イメージ
センサ。 - 【請求項５】 両端又は一端が開放されており屈曲部を
有するキャピラリとなる第１の溝と該屈曲部の外側に隣
接しており両端が封止されている第２の溝とを備えるパ
ターン基板のパターン面を平面基板に密着させ、毛細管
現象によって光導波路のコアの原料であるモノマ溶液を
前記第１の溝に充填し、前記モノマ溶液を高分子化させ
て光導波路を形成することを特徴とする導波路型縮小イ
メージセンサの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17882595A JP3408896B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 導波路型縮小イメージセンサ及びその製造方法 |
| US08/677,141 US5747796A (en) | 1995-07-13 | 1996-07-09 | Waveguide type compact optical scanner and manufacturing method thereof |
| DE69629878T DE69629878T2 (de) | 1995-07-13 | 1996-07-12 | Kompakter optischer Abtaster vom Wellenleitertyp |
| EP96305150A EP0753958B1 (en) | 1995-07-13 | 1996-07-12 | Waveguide type compact optical scanner |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17882595A JP3408896B2 (ja) | 1995-07-14 | 1995-07-14 | 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 |
|---|---|
| JPH0936337A JPH0936337A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3408896B2 true JP3408896B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=16055328
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17882595A Expired - Fee Related JP3408896B2 (ja) | 1995-07-13 | 1995-07-14 | 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) | JP3408896B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106772763A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 广州凯耀资产管理有限公司 | 一种光传输装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3818153B2 (ja) * | 2002-01-11 | 2006-09-06 | オムロン株式会社 | 光導波路装置 |
| US7776236B2 (en) * | 2003-07-25 | 2010-08-17 | General Electric Company | Index contrast enhanced optical waveguides and fabrication methods |
-
1995
- 1995-07-14 JP JP17882595A patent/JP3408896B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| １９９０年電子情報通信学会春季全国大会講演論文集，Ｐａｒｔ ５，ｐ．７ |
| Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１２（１９９０），ｐｐ．８２２−８２４ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106772763A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-05-31 | 广州凯耀资产管理有限公司 | 一种光传输装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0936337A (ja) | 1997-02-07 |
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