JP4161518B2 - 密着型イメージセンサ - Google Patents
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Description
【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 (14)
- 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。
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