JPH01157667A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像装置の照明及び光学系の構造に関す
る。

〔従来の技術〕

従来のファイバーアレイプレートを用いた固体撮像装置
では、第２図に示す様にファイバーアレイプレート２０
１の斜め上方に光源２０５を配置し、透明なファイバー
アレイプレートのベース部２１０を通して光ファイバー
の側面より照明光を入射させることにより、原稿面２０
６の照明を行ない、−次元に配列された光電変換素子２
２０により原稿面２０６の読み取りを行なっていた。

この様な光学系は、原稿面から光電変換素子への光路長
が非常に短くて済むためコンパクトであり、光学的調整
がいらない等有用な点が多い。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前述の照明方法を用いた場合、本来光ファイバ
ーが光を転送しない方向に光を入射する必要があるため
、照明光は光ファイバーを横切るごとに反射されたり、
散乱されたりすることは避けられない。このため照明光
は原稿面に達するまでにかなり大きな損失を被ることに
なる。特にコントラストを高くするため光ファイバーの
クラッド部の周囲に各光フアイバー間のクロストークを
低減する吸収体を設けた前記ファイバーアレイブレート
を用いる場合には、照明光の損失は著しいものとなる。

また、前記過程により屈折したり散乱された光の一部は
迷光として直接光電変換素子に入射してしまう。このた
め、照明効率が低いことを補うために光源を明るいもの
にした場合でも、この迷光による悪影響が増大してしま
うため、この様な照明方法では、高いＳ／Ｎで充分な感
度を得ることは難しい。

そこで、本発明はこの様な問題点を解決するためのもの
で、コントラストを低下させること無く照明効率を向上
させることにより、固体撮像装置のＳ／Ｎの向上を計る
ことを目的とする。

なお、本明細書中でコントラストとは、矩形波格子パタ
ーンの像を一次元に配列された光電変換素子で受光し、
その光量レベルから次式によってここで、ＩＭＡＸ、Ｉ
イ、Ｎは矩形波応答の極大値、極小値である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の装置は、ステップインデックス型の光ファイバ
ーを多数配列して成るファイバーアレイプレートを用い
た固体撮像装置において、前記ファイバーアレイプレー
トの原稿面側と原稿面との間に、５０μｍ以上８００μ
ｍ以下の空間を設け、前記空間より照明光を前記原稿面
に照射させることを特徴とする。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例における固体撮像装置の断面図
の一例である。

第１図において、１０１はファイバーアレイプレートで
、この上に透明下部電極１０２、非晶質半導体による光
電層１０３、及び上部電極１０４からなる光電変換素子
１２０が置かれている。前記ファイバーアレイプレート
の原稿面側にスペーサ１０８が取り付けられており、原
稿面１０６と前記ファイバーアレイプレートとの間に５
０μｍ以上８００μｍ以下の空間１１１が設けられてい
る。光＃１０５はベースガラス部１１０と反対側に配置
し、前記空間１１１より原稿面１０６を照明している。

この様に空間を通して直接原稿面を照明するため、照明
光の損失が少ない。

ファイバーアレイプレートは、第３図に示す様にステッ
プインデックス型の光ファイバーを多数配列したもので
、片側から入射した光の分布を単光ファイバーの太さの
分解能で反対側に転送する働きをもっている。

このため、原稿面での反射光はファイバーアレイプレー
トにより光電変換素子１２０側に転送され、この光電変
換素子により原稿面１０６の画像を読み取ることができ
る。遮光層１０７は光源からの光が直接光電変換素子１
２０に入射するのを防止するとともに、光源周辺での反
射光が迷光となって前記ファイバーアレイプレートに入
射するのを防止している。更に遮光層として金属等の導
電性の材料を用いれば、光電変換素子に対する電気的シ
ールドとしても利用することが可能であり、特に蛍光管
の様に交流で点灯される光源に対しては非常に有用であ
る。

以上の様な照明方法を用いることにより、光源と原稿面
との距離を短く取ることが可能となり、蛍光管等を効率
良く光源として用いることができる。また、この様な密
着型の読み取り糸の場合は装置の薄型化の要求が強いが
、この様な照明方法を用いればファイバ−アレイプレー
トと光源とがほぼ同一平面上に配置されるため従来の方
法に比べ一層の薄型化が可能である。

前記ファイバーアレイプレートが転送する光は、用いら
れている光ファイバーの開口角３３３以下の角度で入射
した成分で、ステップインデックス型の光ファイバーの
ためこの入射角は光が出射する角度として保存される。

原稿面での照明光の反射は本来完全拡散光であるはずだ
が、本実施例の様にかなり入射角の大きい照明光の場合
、鏡面反射による成分を多く含んでいる。鏡面反射光は
コントラストを低下させる有害光であるので、光ファイ
バーによって転送することは望ましくない。鏡面反射光
成分を除くためには、本実施例の様に前記ファイバーア
レイプレー）・の各光ファイバーの６一 方向が原稿面１０６に対して垂直であり、各光ファイバ
ーの原稿面側の端面１１２が原稿面に対して平行である
ことが必要になる。更に、各光フアイバー間には吸収体
３３２を配して（Ｅｘｔｒａ　　ＭｕｒａｌＡｂｓｏｒ
ｐｔｉｏｎ法）、光ファイバーに入射してくる入射角の
大きい鏡面反射光成分を除去することが重要になる。吸
収体の配置法にはこの他にＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ　
Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ法も利用できる。

表１ 表１は前記ファイバーアレイプレートと原稿面との間の
距離ｄと、コントラスト及び照明効率の関係を示すもの
である。この様に前記ファイバーアレイプレートと原稿
面の間の距離としては、５０μｍ以上８００μｍ以下に
することが、コントラストの劣化が少く照明効率が高い
ということで有効である。特に１００μｍ以上４００μ
ｍ以下にすることが望ましい。

また、図１の構成では、前記ファイバーアレイプレート
の片側にスペーサ１０８を取り付けるという簡単な工程
により原稿面１０６との間の空間を設けることができ、
生産性が高い。

第４図は本発明の実施例における固体撮像装置の他の一
例を示す断面図で、前記ファイバーアレイプレートの原
稿面側の面と、原稿面との間の空間を異なった方法で作
製したものである。前記ファイバーアレイプレートの原
稿面側で、ベースガラス部４１０よりも光フアイバ一部
４０９の方を１００μｍ以上４００μｍ以下だけ深く光
学研磨することにより空間４１１を設けたものである。

この方法によれば、前記ファイバーアレイプレート自身
が照明用の空間を形成してくれるので、第１図の様なス
ペーサ１０８の配置における位置合わせが不用となる。

第５図は本発明の実施例における固体撮像装置の他の一
例を示す断面図で、他の基板に形成した光電変換素子を
前記ファイバーアレイプレートに接着した構造をとるも
のである。第５図において、絶縁性基板５１２上に形成
された下部電極５０４、非晶質半導体より成る光導電層
５０３及び透明上部電極５０２より成る光電変換素子５
２０は、光の入射する側を前記ファイバーアレイプレー
ト５０１側とし、光学接着剤５２１により固定されてい
る。この様な構造を用いると、別の基板上に形成した光
電変換素子を利用できるため、光電変換素子を作製する
際に利用できるプロセスの自由度を広げることができる
。また欠陥の無い光電変換素子を選択して用いることが
できるため、直接前記ファイバーアレイプレート上に形
成するのに比べ、歩留りの面でも有利である。一方で外
部回路との接続は難しくなるが、光電変換素子を順次選
択するための走査回路を同一基板上に形成したものを用
いることで、効率の良い作製が可能である。

〔発明の効果〕

以上述べた様に本発明によれば、前記ファイバーアレイ
プレートの原稿面側と原稿面との間に空間を設け、前記
ファイバーアレイプレート中の光ファイバーを横切るこ
との無い様に、前記空間を通して照明光を入射させるこ
とにより、コントラストを低下させること無く高い照明
効率で原稿の読み取りを行なえるようにしたものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における固体撮像装置の断面図
。 第２図は従来の前記ファイバーアレイプレートを用いた
固体撮像装置の断面図。 第３図（ａｌは本発明の固体撮像装置に用いられている
前記ファイバーアレイプレートの構造図。 第３図（ｂ）はだい３図（ａ）のファイバーアレイプレ
ート光フアイバ一部（３０９）の拡大図。 第３図ＦＣ＋は第３図（ｂ）の光ファイバー（３３４）
の縦断面図。 第３図（ｄｌは第３図（ｂ）の光ファイバー（３３４）
の横断面図。 第４図、第５図は本発明の実施例における固体撮像装置
の断面図。 １０１．２０１．３０１．４０１．５０１・・・ファイ
バーアレイプレート １０２．２０２．４０２・・・透明下部電極１０３．２
０３．４０３．５０３・・・光導電層１０４．２０４．
４０４・・・上部電極１０５．２０５．４０５．５０５
・・・光　源１０６．２０６．４０６．５０６・・・原
稿面１０７．４０７．５０７・・・遮光層 １０８．５０８・・・スペーサ ３０９．４０９・・・ファイバーアレイプレート光フア
イバ一部 １１０．２１０．３１０．４１０．５１０・・・ファイ
バーアレイプレーＩ・ ベースガラス部 １１１．４１１．５１１ ・・・　（前記ファイバ−７レイブレートと原稿面との
間の）空間 １１２・・・光ファイバーの原稿面側端面１２０．２０
０．４２０．５２０　　・・・光電変換素子３３０・・
・　（単光ファイバーの）コア３３１・・・　（単光フ
ァイバーの）クラッド３３２・・・　（単光ファイバー
の）吸収体３３３・・・　（単光ファイバーの）開口角
３３４・・・光ファイバー ５０２・・・透明上部電極 ５０４・・・下部電極 ５０８・・・スペーサ ５１２・・・絶縁性基板 ５２１・・・光学接着剤 以　　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 光　７テづハ′−瑯な

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ステップインデックス型の光ファイバーを多数配列し
   て成るファイバーアレイプレートを用いた固体撮像装置
   において、前記ファイバーアレイプレートの原稿面側と
   原稿面との間に５０μｍ以上８００μｍ以下の空間を設
   け、前記空間より照明光を前記原稿面に照射させること
   を特徴とする固体撮像装置。