JPH02283068A - 密着型イメージセンサ - 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） 本発明はファクシミリやイメージスキャナ等の画像入力
部に用いられるイメージセンサに係り、特に読み取るべ
き情報が記録された原稿と受光素子との間にレンズを介
在させない、いわゆる完全密着型のイメージセンサに関
するものである。

（従来の技術） 密着型イメージセンサは、原稿と略同じ長さの長尺状の
受光素子アレイと、これを駆動する駆動回路と、原稿面
を照射する光源としての蛍光灯とから構成されている。

この密着型イメージセンサは、例えば第９図及び第１Ｏ
図に示すように、ガラス等の透明基板１００の上に遮光
層１０１を透明窓１０２の部分を除いて設置し、その上
にＣｄＳ、Ｓｅ等の光電効果型の光電変換素子１０３を
離散的に形成し、さらに、ＡＩ、ＩｎＳｎ等の不透明電
極１０４を形成して、層全体を透明保護層１０５で覆っ
たものである。密着型イメージセンサの下部に螢光灯（
図示せず）を配置し、光電変換素子１０３ｆｆｌに配置
された原稿１０６に前記螢光灯からの光１０７を透明窓
１０２を介して照射させ、その反射光が各光電変換素子
１０３に照射し、原稿の濃淡に比例したキャリアが各光
電変換素子１０３内に発生して電荷として蓄積される。

そして、駆動回路（図示せず）からの信号により前記蓄
積された電荷が順次時系列的に出力線に抽出され、主走
査方向Ｘの原稿の画情報を読み取るとともに、ローラ等
による原稿送り手段によって副走査方向Ｙに原稿１０６
を移動させ、原稿面全体の画情報を読み取る。

（発明が解決しようとする課題） この密着型イメージセンサによれば、原稿１０６と光電
変換素子１０３との間に介在させる光学系を必要としな
いので、装置の小型化が図れる一方次のような欠点があ
った。

すなわち、上記構造によると、光源から放射した光１０
７が透明窓１０２を通過し、原稿１０６の読み取り部分
に対して斜めに照射するので、照度むらが生じてしまう
。

また、原稿１０６の読み取り部分に対して斜めに光が照
射しないように、光源と原ａｒＷＪの距離を長くすると
、原稿１０６面に照射する光の照度が減少するとともに
、分解能（ＭＴＦ）が落ちてしまう。

また、密着型イメージセンサの超小型化を図るために、
蛍光灯の代わりに発光ダイオードやエレクトロルミネッ
センス（ＥＬ発光〉素子などの固体光源を使用したもの
が提案されている。これは、例えば第１１図に示すよう
なＥＬ発光素子２００を光電変換素子１０３の背後に配
置したものである。ＥＬ発光素子２００は、発光層２０
１を誘電体層２０２．２０２で挾み、更に金属＠＠２０
３と透明電極２０４とで挾んで形成し、透明電極２０４
側から光が照射するように構成されている。

しかしながら、この場合においても透明窓を介して光を
原稿面に照射させる構造は同じであり、上記の従来例と
同様に原稿面における照度の向１や照度むらの低減と分
解能の向上を両立させることは困難であった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、従来使用さ
れているエレクトロルミネッセンス（ＥＬ発光）素子に
比較して大きな照度を得ることができる端面発光型ＥＬ
発光素子を使用し、照度むらを防ぐとともに分解能（Ｍ
ＴＦ）の向上を図ることができる密着型イメージセンサ
を提供することを目的とする。

（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は、上記従来例の問題点
を解消するため、光源として端面発光型ＥＬ発光素子を
使用したものである。

すなわち本発明は、発光層を誘電体層及び電極で挟んで
形成し、前記発光層から発光した光が前記電極間で反射
を繰り返し、その端面側から照射される端面発光型ＥＬ
発光素子と、受光素子とを具備し、前記端面発光型ＥＬ
発光素子の電極面と、前記受光素子アレイの受光面とが
相平行するように透明体を介在させたことを特徴として
いる。

（作用） 本発明によれば、端面発光型ＥＬ発光素子を光源として
使用したので、光源と原稿面との距離を長くしても原稿
面に充分な照度を得ることができる。

（実施例） 本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する
。

第１図は実施例の密着型イメージセンサの全体を示す側
面説明図である。

密着型イメージセンサは、厚さ約１ｍｍのガラス基板１
０上に形成された端面発光型ＥＬ発光素子１と、厚さ約
１ｍｍの絶縁基板２０上に形成された受光素子アレイ２
とで透明体３を挟持して構成されている。端面発光型Ｅ
Ｌ発光素子１は、図の表裏方向に長尺に形成され、その
端面１ａから光が放射するようになっている。受光素子
アレイ２は、複数の受光素子が図の表裏方向に並設され
ており、この受光素子の受光面側２ａが前記端面発光型
ＥＬ発光素子１の側面１ｂに対向し、両者が相平行する
ように配置されている。透明＃３は１００μｍ程度の厚
さを有するガラス等の透明部材から成り、前記端面発光
型ＥＬ発光素子１と受光素子アレイ２との距離を一定に
保っている。また、ガラス基板１０と絶縁基板２０の端
面１０ａ。

２０ａは、同一平面状になるように形成され、その表面
にほぼ接触するように原稿４を配置し、原稿４面と端面
発光型ＥＬ発光素子１の端面１ａとが平行となるように
している。そして、原稿４はローラ（図示せず）等の手
段によって副走査方向Ｙに移動するようになっている。

＠面発光型ＥＬ発光素子１と原稿４との隙間には有機樹
脂ないしガラスで形成された充填物５が挿入され、この
部分にゴミ等が溜まらないようにしている。

そして、端面発光型ＥＬ発光素子１の端面１ａから光が
照射されると、原稿４面で反射し受光素子アレイ２の各
受光素子の受光部に入射するように構成している。

次に、端面発光型ＥＬ発光素子１の＃ｖＩＩＩについて
第２図を参照して説明する。

端面発光ＩＥＬ発光素子１は、Ｚｎ５ｉ：Ｍｎ（Ｍｎ濃
度２　ｗ　ｔ％ンで形成されな膜厚１μｍの発光層１１
を、Ｓｉ、Ｎ、や５ｒＴｉＯ，等から成る膜厚０．４μ
ｍの誘電体層１２．１２で挟持し、更にアルミニウム（
ＡＩ）等から成る駆動電極１３．１４で挟持して形成さ
れている。また、駆動電極１３．１４の誘電体層１２．
１２側の面１３’、１４′は、発光層１１から発光した
光が効率よく反射するように、鏡面反射率の高い導電膜
で形成されている。

駆動電極１３．１４間に高圧高周波（２００〜２５０Ｖ
、ｌ〜５　ｋ　Ｈｚ程度）の電圧を印加すると、前記発
光層１１から光が発光される。発光層１１から無指向性
で発光した光は、誘電体層１２と駆動ｔ４１ｉ　１３　
、１４との界面の反射鏡面１３′１４′で反射を繰り返
しながら、ＥＬ発光素子１の端面１ａへ伝播し、前記端
面１ａからＥＬ発光素子１外へ照射される。この照射光
は、端面１ａの法線方向（２方向）の点線で示す範囲に
放射し、ある程度の指向性を有している。また、この照
射光の中心波長は約５７０ｎｍ、輝度は５００〜１００
０ｆｌを有する。これは、第１１図に示しなＥＬ発光素
子のように、発光層２０１の透明電極２０４面方向へ光
が放射する場合に比教して、数１０倍から数１００倍の
値である。

尚、図中１５は端面発光型ＥＬ発光素子１を絶縁するた
めのパッシベーション膜である。

この端面発光をＥＬ発光素子１は、ガラス基板１０上に
アルミニウム（ＡＩ）等から成る駆動型４１ｉ１３．Ｓ
Ｌ、Ｎ、や５ｒＴｉＯ，等がら成る誘電体層１２．Ｚｎ
５ｉ　：Ｍｎ等から成る発光層１１、誘電体層１２．駆
＃Ｊ電極１４を順次着膜し、全体をパッシベーション［
１５で被覆して形成される。また、前記したように駆動
電極１３．１４の誘電体層１２，１２１１ＩＩの面１３
’　、１４”を鏡面反射率の高い導電膜とするには、ア
ルミニウム（Ａ１）等をスパッタ法等で着膜するに際し
、不純物ガス分圧、基板温度、ＷＡ膜付着速度スパッタ
圧力を調節することにより実現することができる。

すなわち、不純物ガス分圧を低く設定したり、基板温度
を低く設定して着膜することが必要であり、また、膜付
着速度は速い方が、スパッタ圧力は高い方が好ましい。

具体的には、アルミニウム（ＡＩ）、銀（Ａｇ）等を常
温下で着膜することにより、鏡面反射率の高い導電膜を
形成することができる。また、アルミニウムに不純物Ｓ
ｉを若干量（２％位）入れたり、付着速度を速めながら
（３０００Ａ＃ｇｉｎ程度）基板を冷却すること等によ
っても鏡面反射率を高く調整することができる。

次に、受光素子アレイ２について第３図及び第４図を参
照して説明する。第３図は第１図の受光素子アレイ２を
左方向よりみた説明図であり、第４図は第３図のＩＶ　
−ＩＶ　′線断面説明図である。

受光素子アレイ２は、第３図に示すように、複数の受光
素子を一列に並設し、その長さが原稿幅に対応するよう
に形成されている。この受光素子は、クロム（Ｃｒ）か
ら成る個別電極２１と、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ
＞から成る共通９４　Ｉｆｉ２３とで、アモルファスシ
リコン（ａ−３ｔ）から成る帯状の光導電層２２を挟持
したサンドイッチ構造で構成されている。前記個別型Ｉ
＃１２１は、受光素子毎に対応するように分離して形成
された方形状の画素！後部２１ａと、この画素電極部２
１ａから引き出される引き出し電極部２１ｂとから構成
されている０画素電極部２１ａの幅ｉは約１００μｍで
あり、８個／　ｍ　ｍの密度で形成されている。受光素
子アレイ２の長尺方向の幅は約２１０ｍｍとし、Ａ４幅
の原稿を読み取れるようになっている。

尚、図中２４は受光素子アレイ２を外部環境がら保護す
るためのパッシベーション膜である。

この受光素子アレイ２は、次のようにして形成する。

先ず絶縁基板１上にクロム（Ｃｒ）を着膜し、フォトリ
ソ法によるエツチングにより複数の個別電極２１を形成
し、少なくとも個別型ｆｆ！２１の画素電極部２１ａを
覆うようにアモルファスシリコン（ａ−３ｔ）をＰ−Ｃ
ＶＤ法により着膜し、更に酸化インジウム・スズ（ＩＴ
Ｏ）をスパッタリング法により着膜し、混酸を用いて前
記酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）をエツチングして帯
状の共通電極２３を形成し、ついで塩素系ガスを用いた
プラズマエツチングにより前記アモルファスシリコン（
ａ−３ｔ）をエツチングして帯状の光導電層２２を形成
する。そして、全体をパッシベーション膜２４で被覆す
る。

この受光素子アレイ２に原稿４からの反射光が入射され
ると、光の強さに応じた電荷が光導電層２２に蓄積され
、この電荷が図示しない駆動回路の信号を受けて個別電
極２１の引き出し電極部２１ｂより時系列的に抽出し、
原稿上の１ラインの画情報を読み取る。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、端面発光型
ＥＬ発光素子１が原稿４面に対して傾斜して位置するよ
うに構成したものである０図中、第１図及び第２図と同
一の部材には同一符号を付している。この実施例では、
ガラス基板１０及び絶縁基板２０の端面ＩＱａ、２０ａ
をＭ稿４面に対してθ（θ＝４５度）となるように斜め
に削ることにより、端面発光型ＥＬ発光素子１からの照
射光が原稿４に対して４５°で照射するように構成して
いる。その結果、原稿４からの反射光が矢印のように受
光素子アレイ２の受光部に垂直に入射し、反射光を効率
よく読み取ることを可能としている。従って、第１図の
実施例に比較して高速読み取りを図ることができたり、
端面発光型ＥＬ発光素子１に入力する電圧を低減させて
エネルギーの節減を図ることができる。

第６図は本発明の他の実施例を示すもので、端面発光型
ＥＬ発光素子１の端面にスペーサ３ｏを介して原稿４を
配置するようにしたものである。

図中、第１図及び第２図と同一の部材には同一符号を付
している。この構成により、原稿４はスペーサ３０の表
面上を副走査される。スペーサ３゜として硬質ガラスを
使用することにより、原稿４に対して耐磨耗性が向上し
、密着型イメージセンサの長寿命化を図ることができる
。

以上のような実施例によれば、従来例のように透明窓か
ら光を原稿面に照射させる構造をとらず、また、高輝度
の端面発光型の光源を使用することができるので、高照
度で照度むらが少なく、高分解能の密着型イメージセン
サを得ることができる。

また、上述の実施例では受光素子アレイ２として薄膜プ
ロセスで形成されるサンドイッチ型センサを用いたが、
代わりにＣＯＤを配置してもよいことは勿論である。

第６図及び第７図は本発明をカラー密着型イメージセン
ナに応用した実施例である０図中、第１図、第２図及び
第５＠と同一の部材には同一符号を付している０本実施
例では、カラーの画像を読み取るため、三つの受光素子
アレイ２ａ、２ｂ。

２Ｃをそれぞれ平行に配置している。受光素子アレイ２
ａ、２ｂ、２ｃの受光部（第３図に示した画素電極部２
１ａ）は、端面発光型ＥＬ発光素子１から各受光素子ア
レイ２ａ、２ｂ、２Ｃまでの光路差を考慮して、受光素
子アレイ２ａ、２ｂ。

２ｃの順にその大きさを小さく形成している。また、同
じ強度の光でも、フィルタの色により通過する光の照度
に差が生じるので、この差を少なくするため第６図のよ
うに、光路差の短い順に青。

赤、緑の光を読み取る受光素子アレイを配置するのが好
ましい、これらの受光素子アレイ２ａ、２ｂ、２ｃは、
第３図及び第４図に示した受光素子アレイ２上にそれぞ
れ青色、赤色、緑色のフィルタを配置したものである。

また第７図は、第５図と同様に端面発光型ＥＬ発光素子
１が原稿４面に対して傾斜して位置するように構成した
ものである。この場合、光路差の短い中央位置に青色の
フィルタを配置した受光素子アレイ２ａ、その両側に赤
、緑のフィルタを配置した受光素子アレイ２ｂ、２ｃを
配置するのが好ましい。

（発明の効果） 上述したように本発明によれば、輝度が高くしかも指向
性を有する光を照射可能とする端面発光型ＥＬ発光素子
を光源として使用したので、光の利用効率の向上が図れ
、光源と原稿面との距離を長くしても原稿面に充分な照
度を得ることができる。その結果、原稿面での照度むら
を防ぐとともに分解能（ＭＴＦ）の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す密着型イメージセンサ
の側面説明図、第２図は端面発光型ＥＬ発光素子の断面
説明図、第３図は受光素子アレイの平面説明図、第４図
は第３図のＩＶ　−ｘｖ　’線断面説明図、第５図及び
第６図は他の実施例を示す密着型イメージセンサの側面
説明図、第７図及び第８図は本発明を密着型カラーイメ
ージセンサに応用した場合の（ＩＮ面説明図、第９図は
従来の密着型イメージセンサの断面説明図、第１０図は
同上の平面説明図、第１１図は従来使用されているＥＬ
発光素子の断面説明図である。 １・・・・・・端面発光型ＢＬ発光素子２・・・・・・
受光素子アレイ ３・・・・・・透明体 ０・・・・・・ガラス基板 １・・・・・・発光層 ３．１４・・・・・・駆動電極 ０・・・・・・絶縁基板 １・・・・・・個別電極 １ａ・・・・・・画素電極部 １ｂ・・・引き出し電極部 ２・・・・・・光導電層 ３・・・・・・共通電極 第１図 第３図 第２ｍ 第４図 第５図 第６図 第７図 ｎ 第８ｙＪ ０ａ Ｕａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光層を誘電体層及び電極で挟んで形成し、前記発光層
   から発光した光が前記電極間で反射を繰り返し、その端
   面側から照射される端面発光型ＥＬ発光素子と、受光素
   子アレイとを具備し、前記端面発光型ＥＬ発光素子の電
   極面と、前記受光素子アレイの受光面とが相平行するよ
   うに透明体を介在させたことを特徴とする密着型イメー
   ジセンサ。