JP4161518B2

JP4161518B2 - 密着型イメージセンサ

Info

Publication number: JP4161518B2
Application number: JP2000180002A
Authority: JP
Inventors: 裕則井村; 阿喜宏矢野
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: JP2001358905A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は密着型イメージセンサに関し、特にファクシミリやハンデイスキャナなどの画像入力装置に搭載されて、原稿に密着して読み取り動作する密着型イメージセンサの構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の密着型イメージセンサには、レンズ等の光学系を用いたものと、用いないものの２通りが提案されている。一つ目のレンズを用いた密着型イメージセンサは、光学系にセルフォックレンズと呼ばれるグレーテッドインデックスファイバのロッドレンズアレイの光学レンズを用いている。
【０００３】
光学レンズを用いた密着型イメージセンサの第１の従来例を図３を参照して説明する。この従来例では、図３のように、光センサ受光部（表示していない）はイメージセンサ基板１上に形成されている。ロッドレンズアレイ２は１種の光学レンズであり、原稿３上の像はイメージセンサ基板１上で結像されるよう設計されている。原稿３とロッドレンズアレイ２間およびロッドレンズアレイ２とイメージセンサ基板１間には光路長７が必要となり空隙があることが特長である。
【０００４】
光源４（ＬＥＤアレイ）より原稿３へ照射される照明光５は原稿３で反射し信号光６となる。信号光６はロッドレンズアレイ２によりイメージセンサ基板１上の光センサ受光部において結像する。光センサ受光部により信号光６は電気信号に変換され画像データを得ることが出来る。
【０００５】
ロッドレンズアレイ２内に具備されるファイバの直径はサブミリオーダーであり、通常のイメージセンサの解像度が０．１ｍｍ以下（３００ｄｐｉで約０．０８５ｍｍ）であることから分かるとおり、１つのロッドレンズが１つの画素に対応するのではなく、一つのファイバから複数の光センサ受光部に光信号が伝達されている。
【０００６】
図４は特開平９―３１２３８５号公報（第２の従来例）に開示された光学レンズを用いた密着型イメージセンサである。図４に示すとおり、光学系は、図上上方からコア部２２とクラッド２３から構成されるファイバのコア部２２より入射される信号光がマイクロレンズ２４により屈折されイメージセンサ基板１上の光センサ受光部８に集光される。マイクロレンズ２４と光センサ受光部８間に結像のため必要な光路長が存在し、イメージセンサ全体の厚みの一部となっている。
【０００７】
次に光学レンズを用いない密着型イメージセンサの従来例について図面を参照して説明する。
【０００８】
図５は特公平０６―０１８４１１号公報（第３の従来例）に開示されている密着型イメージセンサの概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＹ―Ｙ’線に沿った断面図である。この密着型イメージセンサは、光センサ受光部８中央に照明光５が透過する孔９（導光用窓）を具備している。この孔により、図中下側から入射した照明光５は上方の原稿３を照明し、反射して下側に向かう信号光６が光センサ受光部８に入射することにより原稿３からの光信号を得ている。
【０００９】
図６は特開昭５７―０４６５７０号公報に開示された密着型イメージセンサ（第４の従来例）の概略図である。図６においては光源および原稿を省略して図示している。ファイバ束１０はファイバ支持体１１により保持され、ファイバ束１０上に光センサ受光部を具備している。なお、特開昭５７―０４６５７０号公報の密着型イメージセンサは下部電極１２，フィルタ１３および上部電極１４から光センサ受光部を形成し、またカラーイメージセンサであるためＲＧＢ各色用センサが配列されている。図６において、ファイバ束１０下部から入光した信号光はファイバ束１０を通過し光センサ受光部に到達することによりイメージセンサの機能を実現する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の第１および第２の従来例の光学レンズを用いた密着型イメージセンサでは、その光路長のため小型化出来ないという欠点を有している。また、光センサ受光部での光信号量と光源からの照明光量比である光利用効率が低いために低消費電力化が出来ないという欠点を有している。
【００１１】
上記の第３および第４の従来例の光センサ受光部が原稿面に対向する構造の光学レンズを用いない密着型イメージセンサでは、充分な解像度が得られないか、または光利用効率が充分でない欠点を有している。また、上記の第３および第４の従来例では、デバイス外部、特に原稿面側からの電磁ノイズおよび電位ポテンシャル変動によるセンサへの影響を回避する手段を持たず、デバイス特性の耐環境性が無いという欠点を有している。
【００１２】
更に、ファイバ束を原稿面・光センサ受光部間に具備する構造の光学レンズを用いない密着型イメージセンサ（第４の従来例）では、光利用効率が悪く、結果低消費電力化出来ないという欠点を有している。
【００１３】
上記の従来技術における密着型イメージセンサの３種類の構造に対し、前述の欠点を生じる理由を順に説明する。
【００１４】
上記の第１および第２の従来例の密着型イメージセンサでは、光学設計において短焦点の光学系設計は可能であるが、焦点距離が短くなるほど色収差の問題が生じるために、光路長の短縮には限界がある。色収差はレンズの組合せにより回避出来るが、レンズの枚数分光路長が長くなり解決策とはならない。また小さなレンズの集合体を複数個並べることにより理論上可能であるが、サブミリオーダーで１０００個以上のレンズ郡を光軸を合わせながら並べることは技術上難しい。
【００１５】
上記の第１および第２の従来例の密着型イメージセンサでは、原稿面全面に照明光が当たる場合、光センサ受光部・原稿面間距離が極近傍でないと実用となる解像度を得ることが難しい。光センサ受光部・原稿面間距離が離れてしまうほど、隣接する受光部へ入るべき光が入いり、画像の解像度が低下する。例えば設定条件にもよるが３００ｄｐｉのデバイスで解像度を示すＣＴＦ値０．３を確保するためには光センサ受光部・原稿面間距離は０．１ｍｍ以下が要求される。この距離では光センサの影が原稿面に落ち、原稿面を照明することはできない。
【００１６】
上記の第３の従来例の密着型イメージセンサは、センサ中央に孔を開け光を導くことにより上記の第１および第２の従来例の密着型イメージセンサにおける影の問題を解決しているが、孔を通過した光のみで照明するために光利用効率の低下を招いている。
【００１７】
この構造のセンサの光利用効率の問題をピンホールカメラを例にとり以下に説明する。ピンホールカメラでは、被写体深度や解像度を向上するためにはピンホールの孔径を小さくしなければならず、逆に孔径を小さくすることによって光量が低下する。上記の第３の従来例では、実用的な被写体深度や解像度を得るためには、孔を通した照明で原稿を照らす必要がある。即ち、照明光をセンサ受光部中央に形成された絞り（孔）にて制限することにより、必要な光信号量比を上げる工夫がなされているが、光利用率は低いものとなる。
【００１８】
一般にイメージセンサでは、光エネルギーを電気信号に変換し画像データを得ているために光エネルギー変換後の電力は非常に微弱であり、原稿面からの光信号から変換され初段増幅される前の電気信号が流れる配線はデバイス外周に接近しており、外部からの電位変動などのノイズ源の影響を受けやすい。
【００１９】
一般に、微小電流信号が流れる配線を外部ノイズ源から防御するために、デバイス筐体内側に電磁気遮蔽を具備したり、ノイズ源から離す為にデバイス中央部に前記配線を具備するよう設計される。
【００２０】
しかし、ハンディスキャナ用途などのモバイル機器応用では、その要求外寸法よりノイズ源より離れた位置に配線を具備するような設計は出来ず、且つ原稿面からセンサ受光部までは光が通るため通常用いられる電磁遮蔽を具備することが出来ない。
【００２１】
図３の従来のイメージセンサにおいて、原稿面３上にノイズ源が存在する可能性があるが、デバイスの構造上、デバイスの小型化が進むほどイメージセンサ基板１・原稿面３間距離が短くなり、結果外部ノイズ源の影響を受けやすくなる。
【００２２】
次に上記の第４の従来例の密着型イメージセンサにおいて光利用率が悪い理由について説明する。
【００２３】
上記の第４の従来例の密着型イメージセンサでは、ファイバ束１０のファイバは同心軸上に中心部のコア部と外周部のクラッド部を具備している。このコア部とクラッド部は屈折率が異なっている。このファイバのうち、光を他端面に導入透過させるのはコア部のみであり、クラッド部はコア部からの光を反射させ端面まで効率よく光を導入する役目を果たす。ちなみにクラッド部の無いファイバ束は単なるバルクのガラスと同等でファイバとしての機能を果たさない。図６中、ファイバ束１０は、一つの光センサ受光部に対し、複数のファイバが接しており、光センサ受光部に接しているファイバ束クラッド部断面積分だけ光利用効率が悪くなる。この光利用効率の悪化は、図６の構造を採用する上では避けられない問題である。
【００２４】
従って、本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を解決した密着型イメージセンサを提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明の密着型イメージセンサの第１の構成は、上面および下面にそれぞれ光出射面および光入射面を有し、一列に配列された円形柱状のファイバからなる光学系部品と該ファイバ側面を両側から挟み込んで支持する２枚のファイバ支持体と、表面に前記ファイバの配列ピッチと一致して一列に配列され、前記ファイバの光出射面か出射した光を受光する光センサ受光部を備え、該光センサ受光部表面が前記ファイバの前記光出射面に近接または密着して前記光学系部品上に配置されたイメージセンサ基板とを備え、前記ファイバ側面と対向する少なくとも一方のファイバ支持体表面に導電層が形成されており、前記導電層は前記光センサ受光部の動作回路の接地電位と電気的に繋がっていることを特徴とする。
【００２６】
上記の第１の構成において、前記ファイバ側面と対向する少なくとも一方の前記ファイバ支持体表面には前記ファイバと同じピッチの前記ファイバの固定溝を設け、前記ファイバの固定を確実なものとすることができる。また、上記の第１の構成において、前記ファイバ側面と対向する少なくとも一方のファイバ支持体表面に形成された前記導電層を前記光センサ受光部の動作回路の接地電位と電気的に繋げることで、外部からの電磁ノイズの影響を低減できる。
【００２７】
側面と前記ファイバ支持体の間には遮光体が充填され、外部から前記ファイバ側面に入射する光を遮断できる。
【００２８】
本発明の密着型イメージセンサの第２の構成は、所定の深さの矩形状の窪み部を備えた光透過性樹脂板からなる光学系支持体と、前記窪み部底部から前記光学系支持体と同じ材料で前記窪み部の深さと同じ高さで一列に配列形成され、上面および下面にそれぞれ光出射面および光入射面を有する円形柱状の導光体からなる光学系部品と、表面に前記導光体の配列ピッチと一致して一列に配列され、前記導光体の光出射面か出射した光を受光する光センサ受光部を備え、該光センサ受光部表面が前記導光体の光出射面に近接または密着して前記光学系部品上に配置されたイメージセンサ基板とを備えて構成されることを特徴とする。
【００２９】
上記の第２の構成において、前記窪み部側面および底部面には光透過性導電性膜が形成され、該導電性膜は前記光センサ受光部の動作回路の接地電位と電気的に繋げ、外部からの電磁ノイズの影響を低減できる。
【００３０】
上記の第２の構成において、前記光学系支持体の好ましい厚さは１ｍｍ以下であり、また、前記光学系部品の高さは前記光学系支持体の厚さの３分の２以上であることが好ましい。
【００３１】
また、上記の第２の構成の密着型イメージセンサにおいては、前記イメージセンサ基板の表面に前記光センサ受光部に隣接して前記導光体の前記光出射面領域より大きな領域をカバーする遮光膜が形成され、照明光以外の光の影響を防止できる。
【００３２】
上記の本発明の第１の構成の密着型イメージセンサでは、ファイバは半径方向に異なる屈折率が段階状に異なる２つの領域からなるステップインデックスファイバであり、該ファイバのＮＡ値より規定される角度以下の光信号つまりロッド近傍の原稿から反射される光信号のみがロッドにより光センサ受光部へ導入され、結果、良好な解像度が得られる。また、上記の第２の構成の密着型イメージセンサでは、解像度を劣化させる反射角度が大きな光信号は、光学系支持体の窪み部に形成されたロッド（光学系部品）の側面においてロッド外に出てしまい光センサまで到達することはなく、結果良好な解像度を得ることができる。
【００３３】
更に、上記の第１の構成の密着型イメージセンサにおいては、開口率を大きくしても色収差の問題が発生しないため高い光利用効率が可能となる。また、上記の第２の構成の密着型イメージセンサにおいては、導光体と光センサ受光部が近接していることにより光散乱がないため、従来の結像を用いる光学系に比べ反射光の光利用効率が向上する。つまり、複数のファイバ束を用いる場合に比べ、クラッド層などの光を伝達しない領域を持たないため光伝達率が向上する。また、イメージセンサ基板自体を原稿に近づけられることにより光源の照明効率の向上する。これらの理由より光源光量の抑制が可能となり消費電力低減が可能となる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態の密着型イメージセンサについて図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
図１は本発明第１の実施の形態の密着型イメージセンサの概略図であり、図１（ａ）はイメージセンサ基板と原稿面間に具備する光学系の平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ―Ｘ’線に沿った断面図である。
【００３６】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態の密着型イメージセンサは、コア部およびクラッド部（個別には図示せず）を有する一列に配列されたファイバ１５からなる光学系とファイバ１５を両側から挟み込んで支持する２枚のファイバ支持体１１と、表面にファイバ１５のピッチと一致して一列に配列された光センサ受光部８を備え、光センサ受光部８表面がファイバ１５端面に近接または密着して光学系上に配置されたイメージセンサ基板１とを備えて構成されている。
【００３７】
ファイバ１５と対向する一方のファイバ支持体１１ａ表面にはファイバ１５と同じピッチのファイバ１５を固定するための溝１１ｃが形成されており、ファイバ１５と対向する他方のファイバ支持体１１ｂ表面には導電層１７が形成されている。また、ファイバ１５とファイバ支持体１１ａ，１１ｂ間に生じる隙間には遮光体１６が充填されている。遮光体１６としては「墨塗り材」と呼ばれるシンナー系溶剤と顔料の混合材や有機溶剤に着色顔料やカーボン粉末を混合した材料などを用いることができる。なお、イメージセンサ基板１には、その他動作に必要な回路を具備するが本発明の説明に不要であるため省略している。
【００３８】
ファイバ１５としては通常の光ファイバ材料が使用でき、ファイバ１５は半径方向に異なる屈折率が段階状に異なる２つの領域からなる。ファイバ支持体１１ａ，１１ｂは、例えばガラスもしくはアクリル樹脂などの光透過性を有する材料からなる。
【００３９】
光学系の厚みは、製作可能性および支持性を考慮し、設計時に任意に決められ２ｍｍ以下の光学系は容易に製作できる。この光学系の厚みは任意の値でも、ファイバ長さによる光透過率変化はほとんどないため、反射光の光利用率は変化しない。
【００４０】
ファイバ支持体１１ａのファイバ１５を固定するための溝１１ｃのピッチは、イメージセンサの解像度により決定される光センサ受光部８のピッチと同じであり、ファイバ１５の位置出し機能を果たし、ファイバ１５のピッチとも同じものである。溝１１ｃの形状は図１（ａ）のようなＶ字状やその他、Ｕ字状の上広がり状の溝が使用される。例えば３００ｄｐｉのセンサでは、このピッチは約８５μｍ程度となる。
【００４１】
ファイバ１５と対向するファイバ支持体１１ｂ面上の導電層１７としてはＡｌ，Ａｌ合金，Ｃｕ，Ｃｕ合金やその他Ｎｉ，Ｔｉ，ＷＳｉなどの金属もしくは導電材料が使用される。導電層１７は蒸着法またはスパッタリング法で厚さ０．１〜１μｍに形成される。この導電層１７は任意の箇所において接地されている。なお、上記の説明では導電層１７および溝１１ａはそれぞれファイバ支持体１１ｂおよび１１ａ側に形成されていたが、これらの溝や導電層はファイバ１５の両側のファイバ支持体の表面に形成してもよい。
【００４２】
本実施の形態の密着型イメージセンサでは、上記のように、センサ光受光部８とセンサ受光部へ光を導くロッド状の光学系（ファイバ１５）が１対１に対応して同数を具備し、かつ光センサ受光部８がロッド状光学系（ファイバ１５）端面と近接している。
【００４３】
また、ファイバ１５の端面と光センサ受光部８の位置は、図１（ｂ）で示すとおり一致しており、ファイバ１５の端面の方が大きく設計されている。これにより製造ばらつきおよび組立ばらつきを許容出来る設計となる。
【００４４】
イメージセンサ基板１は、ガラス基板を出発基板とし、ポリシリコンＴＦＴ技術の応用により実現している。
【００４５】
次に本発明の第１の実施の形態の密着型イメージセンサの動作について、図１（ｂ）を参照して説明する。
【００４６】
ロッド配列軸垂直面上でロッド長尺方向と任意の角度（図１（ｂ）では左上方向）から照明光５が原稿３に照射される。ロッドを直接照射する照明光５は、導電層１７および遮光体１６により遮光されるためにロッド内に入らない。イメージセンサデバイスは原稿面上を走査して動作させるため、密着型イメージセンサにおいても図１（ｂ）のロッド下端面と原稿３面との距離は数十μｍ離れて動作する。ロッド下端面と対向する原稿面領域にも照明光があたる。なお、ロッド下端部と原稿３面との距離を確実に確保するために、その間にガラス，アクリル樹脂またはポリカーボネイトなどの光透過性材料からなる数十μｍのシートを貼っても良い。
【００４７】
原稿３面上で照射光５は散乱し、信号光６となるが、ロッド下端面に入射する信号光のうち入射角度の大きな信号光は、ファイバ１５のコア部の屈折率から決まる開口数（ＮＡ値:numerical aperture）に従い、ファイバ１５内に入っても、クラッドとコアとの境界での全反射条件が満足されないため、コア外に出てしまい、出力端まで伝搬しない。
【００４８】
ロッド上端面から出た入射角度の小さな信号光６は、光センサ受光部８に入り電気信号に変換されることにより原稿面情報が電気信号に変換されイメージセンサの機能を果たす。
【００４９】
上記の第１の実施の形態の密着型イメージセンサでは、従来の結像を有する光学系に比べ、▲１▼小型（薄型）で且つ同等の高解像度が得られ、また▲２▼低消費電力および▲３▼高ノイズ耐性などの効果が得られる。これらの効果に関し、順に説明する。
【００５０】
まず、▲１▼の効果ついて小型化と高解像度が得られることとに分けて説明する。小型化が可能であることは、本願発明が結像する光学系を持たず、よって光路長を考慮しなくてもよいことに起因する。
高解像度とは原稿面に対向するファイバ端面に、対向する原稿面の反射光のみが入ることにより実現され、実際には上記ファイバ端面に対向する原稿面領域の外周から散乱された反射光もファイバ端面に入ることにより解像度は低下していく。
【００５１】
本発明の光学系では、要求される解像度より隣接原稿面領域からの反射光入射許容量が計算され、計算された反射光のみをセンサ受光部に伝達すべく、ファイバのＮＡ値が設定されます。結果、解像度を犠牲にすることなく、結像する光学系よりも小型（薄型）の光学系を実現することができる。
【００５２】
上記の▲２▼の効果は、照明光源光量低減による光源消費電力の低減により実現される。照明光の低減を可能にするには、所要の原稿面に効率よく照明光を照射するか、反射光を効率よくセンサに伝達するかのどちらかである。
【００５３】
セルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）のような結像系の光学系に比べ、本発明の結合しない光学系が光利用効率が高くできる理由は、開口率を高くしても、色収差が発生しないことによる。カラーイメージセンサの結像系においては、色収差のために開口率の上限は０．２程度であるが、本発明の光学系では色収差の問題は発生せず、開口率０．９の光学系を用いることも可能である。
【００５４】
また本発明のイメージセンサでは、光センサ受光部と対向するファイバ端面には、光を透過しないファイバのクラッド部がないことより、従来のファイバ束による光伝達方法に比べ光伝達効率が向上し、結果光源消費電力の低減が実現する。
【００５５】
上記の▲３▼の効果（高ノイズ耐性）に関しては、本発明の光学系には、原稿面と光センサ受光部の間に安定した電位を保持する電極（図１の導電層１７を指す）が存在し、この電極が電磁シールドとなる。この電極によってデバイスの外環境において電位変動があっても、それにつられてイメージセンサ基板内配線の電位が変動しノイズとなることは低減され、「高ノイズ耐性」が実現する。
【００５６】
次に本発明の第２の実施の形態の密着型イメージセンサについて図２を参照して説明する。
【００５７】
図２（ａ）は本発明の第２の実施の形態の密着型イメージセンサのイメージセンサ基板１を透過して見たときの平面図であり、図２（ｂ）は断面図である。また、図２（ｃ）は光学系のみの鳥瞰図である。
【００５８】
図２（ｃ）に示すとおり、本実施の形態の密着型イメージセンサは、矩形状の窪み部２１を備えた光透過性樹脂板からなる光学系支持体２０と、窪み部２１に光学系支持体２０と同じ材料で窪み部２１の深さｈと同じ高さで一列に配列形成された柱状の導光体１５ａの光学系と表面に導光体１５ａのピッチと一致して一列に配列された光センサ受光部８を備え、光センサ受光部８表面が導光体１５ａ端面に近接または密着して光学系上に配置されたイメージセンサ基板１とを備えて構成されている。
【００５９】
光学系と対向する面のセンサ受光部８周辺に遮光膜１８が具備され、また、窪み部２１の底部にはＩＴＯなどの光透過性導電膜（表示していない）を具備しており、該導電膜は図示していない任意の位置にて接地されている。この光透過性導電膜によってデバイスの外環境において電位変動があっても、それにつられてイメージセンサ基板内配線の電位が変動しノイズとなることは低減され、「高ノイズ耐性」が実現する。
【００６０】
本実施の形態の密着型イメージセンサでは、光学系の導光体１５ａを光学系支持体２０と同じ材料で一体に成形して光学系を構成したことに大きな特徴がある。導光体１５ａは単一材料からなるためクラッド層は具備していない。
【００６１】
光学系支持体２０および導光体１５ａを構成する光透過性樹脂板としては、アクリル樹脂等の材料からなる板を使用することができる。
【００６２】
上述の光学系厚みおよび窪み深さｈは光学系の特性により自由に決定される。本発明者らの検討により、解像度の良い画像を得るためには窪み部の深さｈは光学系厚みの３分の２以上必要（例えば、光学系支持体２０の厚さが０．６ｍｍの場合には、窪み部２１の深さｈは０．４ｍｍ以上となる）であり、また、光学系厚みは１ｍｍを越えた場合光利用率が１％以下となり実用上のメリットが無い。
【００６３】
この遮光膜１８の形成領域を図２（ａ）に遮光膜形成領域外周１９として示している。遮光膜１８は、照明光５が直接もしくは反射により光センサ受光部８に入ることを防止している。
【００６４】
光学系において、導光体１５ａの右側には溝３０（例えば幅０．６ｍｍ）があり照射光５が通過する空間を実現している。この溝３０によって導光体１５ａ側面から導光体１５ａ内に入射した光が再び導光体１５側面から溝３０の空間に逃げることができ、光センサ受光部８面へ入ることが防止される。
【００６５】
光学系の支持は光学系支持体２０とイメージセンサ基板１を固着することにより実現している。光学系支持体はイメージセンサ基板１と同程度の大きさを有しており、該窪み部に対し十分大きい。なお、導光体１５ａ端面と光センサ受光部８は近接して具備されるが接着材等で固定されていない。また光センサ受光部８は導光体１５ａ端面より小さい。例えば、導光体１５ａの直径８０μｍの場合、光センサ受光部８の直径は７０μｍで設計されている。
【００６６】
イメージセンサ基板１は、上記の第１の実施の形態と同様にガラス基板を出発基板とし、ポリシリコンＴＦＴ技術の応用により実現している。
【００６７】
本実施の形態の密着型イメージセンサの動作方法および効果は上記の第１の実施の形態と同様である。
【００６８】
上記の第１の実施の形態と異なるロッド側面からの遮光方法について以下に詳細に説明する。
【００６９】
上記の第１の実施の形態では遮光膜１５で遮光していたロッド側面からの光の遮光は、本実施の形態では光の屈折および界面での反射により実現している。ロッドの屈折率を、プラスチック光学材料での屈折率のほぼ代表値であるｎ＝１．５（空気はｎ＝１）として以下に説明する。ロッド側面より任意の角度で入射される光は、ロッド（導光体１５ａ）側面にて屈折し、ロッド側面法線に対し４１．８度以下の角度となる。またロッド側面とロッド端面は直角にあるため、ロッド側面入射光はロッド端面法線に対しては４８．２（＝９０−４１．８）度以上の角度を有す。結果、結果ロッド上面にて必ず全反射することがわかる。即ち、ロッド側面から入射した光のロッド上面から光センサ受光部への入射が防止される。ロッド側面から入射した光は再びロッド側面から溝３０（図２（ｂ）参照）に出射して逃がされ、再び反射してロッド内にはいることはない。
【００７０】
光センサ受光部８表面をパターン化したパッシベーション膜形状により凹凸を付けることにより、光センサ受光部８とロッド端面間にわずかでも空気層を具備すれば、上述の４８．２度以上の角度を有する光は、界面で全反射しロッド端面より射出されることは無い。結果、光センサ受光部８と対向するロッドの端面からの光は原稿面から反射した信号光のみとなり、イメージセンサとして機能する。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の密着型イメージセンサは、次の効果が得られる。
（１）光学レンズを用いた光学系を有する従来のイメージセンサに比べ半分以下の厚みまで小型化することができ、かつ該従来のイメージセンサと同等の解像度を安価で得ることができる。
（２）従来の、光学レンズ等の光学系を具備しない密着型イメージセンサと比較して解像度および耐電磁気ノイズ性を向上できる。
（３）従来の密着型イメージセンサに比較して、光源から原稿に照射された反射光の収光率が高く、原稿読み取り速度の向上および低消費電力化を図ることができる。
【００７２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の密着型イメージセンサの平面図および断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の密着型イメージセンサの平面図，断面図および鳥瞰図である。
【図３】第１の従来例のイメージセンサの斜視図である。
【図４】第２の従来例のイメージセンサの断面図である。
【図５】第３の従来例の密着型イメージセンサの概略図である。
【図６】第４の従来例の密着型イメージセンサの概略図である。
【符号の説明】
１イメージセンサ基板
２ロッドレンズアレイ
３原稿
４光源
５照明光
６信号光
７光路長
８光センサ受光部
９孔
１０ファイバ束
１１，１１ａ，１１ｂファイバ支持体
１１ｃ，３０溝
１２下部電極
１３フィルタ
１４上部電極
１５ファイバ
１５ａ導光体
１６遮光体
１７導電層
１８遮光膜
１９遮光膜形成領域外周
２０光学系支持体
２１窪み部
２２コア部
２３クラッド
２４マイクロレンズ
ｈ窪み部の深さ

Claims

上面および下面にそれぞれ光出射面および光入射面を有し、一列に配列された円形柱状のファイバからなる光学系部品と該ファイバ側面を両側から挟み込んで支持する２枚のファイバ支持体と、表面に前記ファイバの配列ピッチと一致して一列に配列され、前記ファイバの光出射面か出射した光を受光する光センサ受光部を備え、該光センサ受光部表面が前記ファイバの前記光出射面に近接または密着して前記光学系部品上に配置されたイメージセンサ基板とを備え、前記ファイバ側面と対向する少なくとも一方のファイバ支持体表面に導電層が形成されており、前記導電層は前記光センサ受光部の動作回路の接地電位と電気的に繋がっていることを特徴とする密着型イメージセンサ。
前記ファイバ側面と対向する少なくとも一方の前記ファイバ支持体表面には前記ファイバと同じピッチの前記ファイバの固定溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の密着型イメージセンサ。
前記ファイバは半径方向に異なる屈折率が段階状に異なる２つの領域からなることを特徴とする請求項１または２記載の密着型イメージセンサ。
前記ファイバ側面と前記ファイバ支持体の間には遮光体が充填されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の密着型イメージセンサ。
前記前記ファイバ支持体が光透過性材料から構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の密着型イメージセンサ。
前記ファイバの前記光出射面の大きさは前記光センサ受光部の光入射面の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の密着型イメージセンサ。
所定の深さの矩形状の窪み部を備えた光透過性樹脂板からなる光学系支持体と、前記窪み部底部から前記光学系支持体と同じ材料で前記窪み部の深さと同じ高さで一列に配列形成され、上面および下面にそれぞれ光出射面および光入射面を有する円形柱状の導光体からなる光学系部品と、表面に前記導光体の配列ピッチと一致して一列に配列され、前記導光体の光出射面か出射した光を受光する光センサ受光部を備え、該光センサ受光部表面が前記導光体の光出射面に近接または密着して前記光学系部品上に配置されたイメージセンサ基板とを備えて構成されることを特徴とする密着型イメージセンサ。
前記光透過性樹脂板としてアクリル樹脂を使用したことを特徴とする請求項７記載の密着型イメージセンサ。
前記窪み部側面および底部面には光透過性導電膜が形成され、該導電膜は前記光センサ受光部の動作回路の接地電位と電気的に繋がっていることを特徴とする請求項７または８記載の密着型イメージセンサ。
前記光学系支持体の厚さは１ｍｍ以下であり、前記光学系部品の高さは前記光学系支持体の厚さの３分の２以上であることを特徴とする請求項７，８または９記載の密着型イメージセンサ。
前記導光体の前記光出射面の大きさは前記光センサ受光部の光入射面の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載の密着型イメージセンサ。
前記イメージセンサ基板の表面に前記光センサ受光部に隣接して前記導光体の前記光出射面領域より大きな領域をカバーする遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記載の密着型イメージセンサ。
前記光学系支持体の前記窪み部に形成された前記導光体の側面と前記窪み部側壁間に空間が設けられていることを特徴とする請求項７記載の密着型イメージセンサ。
光センサ受光部の表面にパターン化したパッシベーション膜を備え、該パッシベーション膜の表面に凹凸を設けたことを特徴とする請求項７記載の密着型イメージセンサ。