JPH03157602A - 画像伝送素子及びそれに用いる遮光板の製造方法 - 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、−次元的な画像情報を光学的に伝達、結像す
る画像伝送素子に関し、さらに詳しくは、複写機、ファ
クシミリ、イメージスキャナ等において原稿画像を密着
型イメージセンサ上に伝達。

結像する場合、あるいはＬＥＤプリンタ等において発光
体アレイからの光信号を感光ドラム上に伝達、結像する
場合に有用な画像伝送素子に関する。

〔従来の技術〕

原稿面」二の一次元画像情報を密着型イメージセンサに
結像するために、多数の屈折率分布型ロッドレンズを光
軸を平行にして配列結合したレンズアレイ　（以下ＳＬ
Ａと記す）が広く用いられている。

また、最近では、密着型イメージセンサに導光窓を配し
、このイメージセンサの背面に照明光源を置き、原稿を
導光窓を通してイメージセンサの背面から照明し、原稿
からの反射光を導光窓に近接して配列した受光部のアレ
イで検出するいわゆる「完全密着型イメージセンサ」が
一部で使用されている。

このような場合には、密着センサと原稿は極近接させて
配され、ＳＬＡは使用されない。

さらに近年、ＳＬＡと完全密着型の中間的存在ともｔう
べき「準完全密着型」の光学系が発表されている（６物
６３春３　ｉｒ　−ＺＨ−６，７）。これは、高分子マ
イクロレンズアレイと遮光スペーサとを組み合せて、密
着センサの１画素ごとに高分子マイクロレンズで結像さ
せるものである。

一方、ＬＥＤプリンタや液晶プリンタＧこおいても、Ｌ
ＥＤアレイの点滅又は液晶シャッタアレイの開閉によっ
て表現される光情報を感光ドラム上に伝達するためにＳ
　Ｌ　Ａが使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、Ｓ　Ｌ　Ａについては、−次元画像情報
面と結像面との間のいわゆる結像距離が少くとも１５鶴
程度必要であり、装置を小型化しようとした場合にこの
値が１つの限界になる。

一方、「完全密着型」はレンズ等の結像系を持たないた
め、イメージセンサと原稿面との間隔がわずかでも大き
くなると、画像情報がイメージセンサ上でぼけてしまう
という問題点がある。

上記理由により原稿とセンサ表面とを常に接触させてお
く必要があるため、センサ表面に傷が付きやすいことも
問題である。

さらに「準完全密着型」は、遮光スペーサを５０μｍ程
度の厚みのステンレス板に化学的エツチングにより微小
な孔を明け、これを１０枚重ねて使用するというもので
、遮光スペーサの作製が極めて困難であるといった問題
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前述した「準完全密着型」の画像伝送に使用す
る素子の改良に関し、多数の微小レンズを透明基板に一
次元的に配列形成して成るレンズアレイ板の一面側に、
上記の各微小レンズに１対１で対応する透光孔の一次元
アレイを設けてこの孔内壁面の少くとも一部を光唆収性
とした遮光板を密接固定してユニットを構成し、且つ上
記遮光板を、上記透光孔の縦割半分側面を成す溝を多数
平行に配列形成した部材の一対を、溝同士を合せて接合
することにより構成する。

上記のような半割構造の遮光板は、以下に述べる方法に
より高精度で安価に量産することができる。

まずガラス平板の一面を耐蝕性材料から成るマスク膜で
被覆し、このマスク膜には、レンズアレイ板における微
小レンズの配列ピッチ、すなわちセンサアレイあるいは
ＬＥＤアレイの配列ピッチと同一の配列ピッチで微小幅
のスリット状開口を平行に多数形成しておく。

このマスク面にエツチング液を接触させると、上記開口
を中心として断面半円形に基板表面がエツチング除去さ
れ、このようにして直径がレンズアレイ板の微小レンズ
の径とほぼ同一の半円筒状の溝が一定間隔で多数配列形
成されたガラス板を作製した後、この溝内壁に所要の光
吸収面化処理を施し、このような溝付ガラス板の２枚を
、各溝を対向させて接合し、所定のスペーサ厚みの幅で
切断する。

〔作　用〕

本発明に係る画像伝送素子をイメージセンサあるいはＬ
ＥＤアレイと組み合せて使用することにより、密着型イ
メージセンサに対しては原稿上の一次元画像情報をイメ
ージセンサアレイに、ＬＥロプリンタに対してはＬＥＤ
アレイの光強度−次元情報を感光ドラム上に正しく伝送
することができる。

〔実施例〕

以下本発明を図面に示した実施例について詳細に説明す
る。

第１図ないし第４図は本発明の画像伝送素子を密着型イ
メージセンサに適用した場合の例を示し、第１図は縦断
面、第２図は横断面、第３図は斜視、第４図は各部品を
分離した状態の斜視である。

図中参照番号１００で示す部分が本発明の画像伝送素子
であり、大別するとレンズアレイ板１０１と、遮光スペ
ーサ板１０２とで構成される。

レンズアレイ板１０１は、ガラス、プラスチ。

り等の表面平坦な透明基板の片面側肉厚内に、周辺より
も屈折率の大な略半球状の領域から成る微小レンズ２１
を一定間隔で一次元的に多数配列形成したものである。

かかるレンズアレイ板は、公知のイオン交換法、単量体
拡散法等によって作製することができる。

遮光スペーサ板１０２は、透明材で作製されており、多
数の透光孔２を有している。この透光孔２は、円筒状で
あってその内径が微小レンズ２１の径と略等しく、且つ
各微小レンズ２１と答礼２が１対１に対応するように、
レンズと同−間隔で一次元的に配列形成されている。

また答礼２の内壁面には、この孔に入射する光（原稿面
からの照明反射光）のうち不要な光を吸収させるために
、黒色塗料３をコーティングしである。

なお、透光孔２の内部は、空間のまま残しておく以外に
透明固体材料で埋めてもよい。

遮光スペーサ板１０２は第４図に示されるように、すべ
ての透光孔２の中心軸線を含む１つの面を境界として、
対称な２つの部材１０２Ａ、１０２Ｂに分割されている
。

すなわち、半円柱状の溝を一定間隔で片面側に配列形成
した部材１０２Ａ、１０２Ｂを、両者の溝同士を対向さ
せて接着剤等で接合することにより、遮光スペーサ板１
０２を構成している。

上述した構造の素子１００を、密着型イメージセンサ（
以下密着センサと記す）４の表面に、各透光孔２をセン
サの各光検出部５Ａ、５Ｂ、５Ｃ。

・・・に位置合せして遮光スペーサ板１０２側で接着固
定する。

そしてこのセンサと画像伝送素子との一体ユニットを原
稿面６に対し若干の空隙をおいて、センサ受光面を原稿
面に対向させて配置する。密着センサ４は、透明基板の
表面の略片半分領域を遮光層７で覆い、この遮光層７の
内側側縁近くの上面に光検知部５を一次元に配列形成し
たものである。

そして、密着センサ４の背後に照明光源を配置し、セン
サ基板の非遮光部分を通して原稿面６を照明光９で照射
する。

このとき、光検出部５に向う光線１０は遮光層７でカッ
トされる。

原稿面６からの反射光（第１図、第２図中実線で示す光
線）は、レンズアレイ板１０１の各微小レンズ２１を通
った後遮光スペーサ板の透光孔２に入り、その後密着セ
ンサ４の各光検出部５に集光入射する。

一方、原稿面６から斜め方向に反射散乱する光（図中点
線で示す光線）は、隣接する透光孔２に入射するが、そ
の内壁面が光吸収面３となっているので、上記反射散乱
光は密着センサ４のいずれの光検出部５にも到達しない
。

即ち、各光検出部５の直上に位置する原稿面上の各微小
領域（例えば第１図の光検出部５Ｂに対する６Ｂの領域
）から反射して、その対向する光検出部に入射する光（
図の実線の光線）に対しては、各微小レンズ２１の凸レ
ンズ効果によって有効にセンサの光検出部５Ｂに入射し
、それ以外の光検出部の方向に反射する光（第１図の点
線の光線）は、隣接する微小レンズを通った後、各透光
孔２の壁面の黒色塗料コーティング層３で遮光されてセ
ンサの光検出部に到達しない。

これにより原稿面６上の一次元領域の各点と、密着セン
サ４の各光検出部５とが１対１に対応し、隣接画素に洩
れるクロストーク光のない鮮明な一次元画像伝送が可能
になる。

なお第２図中の８は、密着センサ４と画像伝送素子１０
０とを接合する接着剤層である。

密着センサ表面には他に配線パターン、スイッチングト
ランジスタ（ＴＰＴ）、表面保護コーティング等がある
が図では省略しである。

次に、遮光スペーサ板１０２の好適な製造方法を第５図
、第６図に基づいて説明する。

まず第５図に示すよ・うにガラス基板４０の表面に、後
のエッヂング工程で使用するガラスエツチング液に対し
て耐蝕性のあるＣｒ等の材質から成るマスク膜３０をコ
ーティングし、このマスク膜３０に、周知のフォトリソ
グラフィの手法を用いて、微小幅のスリット開口３１を
一定間隔をおいて平行に多数形成する。

このスリット開口３１の配列間隔は、レンズアレイ板１
０１における微小レンズ２１の配列間隔に合せる。

上記のマスク膜付きガラス板４０を、弗酸等を主成分と
するガラスエツチング液中に浸漬すると、マスク膜のス
リット開口３１を始点としてガラス、１枚表面から内部
に向Ｕてほぼ等方向にエツチングされ、第５図に破線で
示すようなほぼ半円柱状の溝３２が得られる。

次にマスク膜３０をエツチングにより除去した後、谷溝
３２の壁面に黒色塗料３をコーティングする。このコー
ティングは、必ずしも溝壁面のみに限定する必要はなく
、ガラス基板４０の全表面に施１７てもよい。従って、
黒色塗料液槽にガラス基板４０を浸漬したり、スプＩ／
−塗布したりすればよい。

上記のようにして得られた同形状の２枚の溝付き基板を
、それらの溝同士を対向させるとともに正確に位置合せ
して接着する。

そして必要に応じて、両溝壁で囲まれた空間部すなわち
透光孔２内に透明樹脂を充填し硬化させる。

次いで上記接合体を、遮光スペーサ板１０２として必要
な厚み寸法ｔの幅で、溝３２の軸線に直交する切断線３
３で切断分割する。

上記方法によって、透光孔２の径が極めて小さく、また
その径に比１〜でスペーサ厚みｔが大な遮光スペーサ板
１０２を、高精度に且つ安価に量産することができる。

なお−ト述した実施例では、一対の溝付き基板を貼り合
せた後に切断して、レンズアレイ板への接合前に予め遮
光スベーザ板１０２を製作したが、一対の溝付き片をレ
ンズアレイ板面に接着する際に、溝対向密着させて遮光
スペーサ板１０２を構成してもよく、その順序は問わな
い。

またレンズアレイ板１０１における微小レンズ２１は、
基板表面に突出する曲面で形成してもよい。

レンズアレイ板１０１と遮光スペーサ板１０２は、密着
センサ４の基板材料と膨張係数が等しいか近いことが望
ましい。

例えば密着センサ４がコーニング社製１７０５９ガラス
を基板にして作製されている場合や、石英ガラスを基板
にして作製されているような場合は、レンズアレイ板１
０１と遮光スペーサ板１０２の基板材料として、上記と
同材質を選ぶことが望ましい。

しかしながら精度がさほど要求されない場合等について
は、透明樹脂材であってもよい。

また黒色塗料３は必らずしも透光孔の全長にコーティン
グする必要はなく、例えば孔全長のうちの６割〜・８割
程度の長さの領域のみでも差支えない場合もある。

また照明光を斜め方向から原稿面に照射する場合、遮光
スペーサ板１０２は透明である必要はなく、黒色のセラ
ミックス材等を使用すれば、黒色塗料をコーティングす
ることなしに同様の機能が実現できる。

また微小レンズ２１は、第１図、第２図では原稿面を正
確にセンサ光検出部に結像する如く示しであるが、要は
光検出部の面積範囲内に原稿面反射光が入射すればよい
。

さらに、実施例では画像情報の読み取りに適用した例を
示したが、イメージセンサ４をＬＥＤアレイ等の発光体
アレイに置き換え、原稿面６を感光ドラム面として画像
記録装置を構成することもできる。

〔発明の効果〕

本発明の画像伝送素子を用いることにより、密着センサ
、ＬＥＤプリンタ等の光学系を著しく小型（代表的な寸
法としては、原稿面と光センサ面との距離が０．６〜２
．０鰭程度）にすることができる。

この時、原稿面と画像伝送素子との間に１鶴以下程度の
隙間があっても、隣接画素方向に進む光が遮光スペーサ
板の透光孔内壁の光吸収面で遮光されるため、クロスト
ークによる画像信号のぼけがなく、高解像度の鮮明な画
像が得られる。即ち、焦点深度が比較的大きくとれるこ
とと、非接触であるため表面に傷が付きにくいという利
点がある。

また「完全密着型」では、解像度を確保するために各画
素に対応する照明の導光窓の大きさが大きくとれず、そ
のため照明の原稿面への伝達効率が低くなってしまうが
、 本発明の画像伝送素子ではこのような制約はなく、遮光
スペーサを透明部材で作れば、例えば第２図実施例に示
したように、画像伝送素子１００、密着センサ４の背後
から効率良く照明光を原稿に導くことができ、照明の利
用効率を向上できる。

また本発明の画像伝送素子は、遮光スペーサを半割構造
として、透光孔を一対の部材の表面に設けた溝の対向で
形成しているため、前述したようなエツチング方法によ
り、１枚のガラス基板から多数個の遮光スペーサが１度
に作製でき、容易且つ量産性の高い加工方法を用いるこ
とができ、従って低コストになりうるといった利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の素子を画像読み取り装置に適用した例
を示す縦断面図、第２図は同横断面図、第３図は同斜視
図、第４図は第３図の各構成部品を分離して示す斜視図
、第５図は本発明で用いる遮光スペーサを構成する片側
部材を製作する方法の一例を示す断面図及び平面図、第
６図は第５図の方法で得た溝付き板を接合、切断して遮
光スペーサを製作する工程を示す斜視図である。 １００・・・画像伝送素子、１０１・・・レンズアレイ
板、１０２・・・遮光スペーサ、２・・・透光孔、３・
・・黒色塗料（光吸収面）、４・・・密着イメージセン
サ、５Ａ。 ５Ｂ、５Ｃ・・・光検出部、６・・・原稿面、７・・・
遮光層、８・・・接着層、９・・・照明光、２１・・・
微小レンズ、３０・・・マスク膜、３１・・・スリット
開口、３２・・・溝、３３・・・切断線 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明基板に多数の微小レンズを一次元的に配列形成
   したレンズアレイ板と、このレンズアレイ板の一面に接
   合され、 前記各微小レンズと１対１に対応しその内壁面の少くと
   も一部を光吸収面とした透光孔のアレイを有する遮光ス
   ペーサ板とから成り、 前記遮光スペーサ板は、前記透光孔の縦割半分側面を成
   す溝を多数平行に配列形成した部材の一対を、溝同士を
   合せて密着することにより構成したことを特徴とする画
   像伝送素子。 ２）請求項第１項において、前記遮光スペーサ板を透明
   材料で構成した画像伝送素子。 ３）基板の一面を耐蝕性マスク膜で被覆し、このマスク
   膜に微小幅のスリット開口を互いに平行に多数配列形成
   する工程と、このマスク膜被覆面にエッチング材を接触
   させ、前記スリット開口部を始点として基板面を等方的
   にエッチングすることにより、略半円柱状の溝を形成す
   る工程と、前記マスク膜を除去する工程と、前記溝の壁
   面の要部ないしは全体に光吸収被膜を施す工程と、前記
   溝付き基板の一対を溝同士を対向させて接合する工程と
   、この接合体を溝に直交する切断線で所要遮光スペーサ
   板厚みの幅に分割する工程、とを備えた請求項第１項に
   記載の遮光スペーサ板を製造する方法。