JPH03165569A - 画像伝送素子及びその製造方法 - 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Ｌ
ＥＤ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］ 原稿面上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ＳＬＡ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。

一方、ＬＥＤプリンタや液晶プリンタにおいても、ＬＥ
Ｄアレイの点滅あるい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
ＳＬＡ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、ＳＬＡについては、−次元画像情報面と
結像面の間のいわゆる結像距離が少くとも１５ｍ５程度
は必要であり、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の間隔がわずかでも大き
くなると、画像の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。

このため、原稿とセンサ表面は常に接触させておく必要
があり、センサ表面に傷が付きやすいことも問題である
。

［問題点を解決するための手段］ 透明基板に微小孔を一次元的又は二次元的に多数配列形
成するとともに、この孔を非貫通とし、その行き止まり
先端を略半球状に形成する。そして上記微小孔の先端球
面部を除いた側面部の要部又は全部を黒色被膜の塗布等
により光吸収面と成す。

さらに、上記孔内を、基板よりも屈折率の大な透明体で
埋めて画像伝送素子を構成する。そして微小孔の配列ピ
ッチを、この画像伝送素子と組み合せて使用される密着
型イメージセンサあるいはＬＥＤアレイの配列ピッチに
合せて製作する。

［作　用］ 上記構造の平板状画像伝送素子に対して、その微小孔開
口面側に例えばイメージセンサを、微小孔アレイとセン
サアレイとが１対１で対応する如く砧層配置し、他面側
に原稿面を配置することにより、原稿面上の各微小面積
領域の照明反射光は、画像伝送素子基板の表面から入射
し、対応する微小孔の球面先端部の凸レンズ効果によっ
て各センサに集光入射する。また隣接する微小孔部に向
うノイズ光は、その孔部内壁面の光吸収被膜で吸収され
る。

したがって、クロストークの少ない高精度の画像検出を
行なうことができる。

また、上記イメージセンサに代えてＬＥＤアレイを、原
稿面に代えて感光ドラム面を配置することにより、感光
ドラム上に高解像度で画像形成を行なうことができる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図及び第２図は、本発明に係る画像伝送素子１００
を密着型イメージセンサ４と組み合せ、原稿面６上の一
次元画像情報を検出する装置を構成した例を示す縦断面
図及び横断面図である。

画像伝送素子１００は、表面が平坦なガラス板あるいは
プラスチック板から成る透明基板１の肉厚内に、端部が
集光機能をもった略円柱状の導光路の多数を一定間隔お
きに一次元方的に配列形成したものである。

上記の導光路は次のようにして形成されている。

すなわち、一端が基板１の片面側に開口し、他端は基板
を貫通せずに若干の厚みを残して行き止まりとして微小
径の孔２を設け、この孔２の先端部２１を略球面形状と
成し、且つこの先端部２１を除く孔内側面に、黒色塗料
コーティングによる光吸収被膜３を設けるとともに、孔
内空間を、基板１よりも大な屈折率をもつ透明樹脂等の
透明体２０で埋めている。

そして、上記の微小孔２は、配列ピッチを密着イメージ
センサ４のセンサエレメント５Ａ、５Ｂ。

５Ｃ，・・・の配列ピッチに合せて、予め作製してあり
、６孔２と各センサエレメント５とが１対１に対応する
ようにして、イメージセンサ４と画像伝送素子１００と
を積層し、透明接着層８を介して接合する。

密着イメージセンサ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
面にセンサエレメント５を一次元方的に配列形成したも
のである。

そして、密着イメージセンサ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、センサエレメント５に向う光線１０は遮光層
７でカットされる。

上記装置において、原稿面６からの反射光（図中実線で
示されている）は、各微小孔２の先端球面部２１を介し
て各微小孔部に入射し、その後イメージセンサの各セン
サエレメント５Ａ、５Ｂ。

５Ｃ，・・・に入射する。

このとき、各微小孔２内は、基板１よりも屈折率の大な
透明体２０で埋められているため、６孔２の先端球面部
２１は凸レンズとして作用する。

この凸レンズ効果により、入射光は内側に曲げられ有効
に各センサエレメント５Ａ、５Ｂ、５Ｃ。

・・・に入射することになる。一方、原稿面６から斜め
方的に反射散乱する光（図中点線で示されている）は、
隣接する孔２に入射した後、孔内側面に当るが、この部
分は光吸収被膜３が施しであるため、このような斜め方
的に進む光はイメージセンサ４のいずれのセンサエレメ
ント５にも到達しない。

即ち、各センサエレメント５の直上に位置する原稿面上
の各微小面積領域（例えば第１図で特定センサエレメン
ト５Ｂに対する６Ｂの領域）から反射して、対向するセ
ンサエレメント５に入射する光（図中実線で示す光線）
に対しては、６孔の球面先端部２１のレンズ効果によっ
て有効にセンサエレメント５に入射し、それ以外のセン
サエレメント５の方的に反射する光（図中点線で示す光
線）は、側面の光吸収被膜３で遮光されてイメージセン
サ４の光検知面に到達しない。

これにより、原稿面６上の一次元領域の各点と、イメー
ジセンサ４の各センサエレメントとが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、イメージセンサ４の表面には、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、これらは本発明と直接関係しないため
、第１図、第２図では省略しである。

次に、本発明に係る画像伝送素子の好適な製作方法につ
いて、第３図ないし第５図を参照して以下に説明する。

まず、第３図に示すように、透明ガラス基板４０の表面
を、後のエツチング工程で使用するエツチング材に対し
て耐蝕性のある材料例えばＣ「から成るマスク膜３０で
被覆する。

このマスク膜３０には、周知のフォトリソグラフィのパ
ターニング技術を用いて、細長いスリット開口３１を、
導光路を成す孔２の所定配列間隔で一方的に多数平行に
形成するとともに、このような開口列を間隔をおいて多
数列形成する。

このスリット開口３１の端部は、基板４０の側縁よりも
内側で終らせておく。

このマスク膜付きガラス基板を、フッ酸等を主成分とし
たガラスエツチング液中に浸漬すると、ガラス基板４０
がマスク膜開口部３１からほぼ等方的にエツチングされ
ていき、所定時間経過後、破線で示すように、両端が略
半球状で中間が略半円柱状の満３２が形成される。

次に、マスク膜３０をエツチングにより除去した後、谷
溝３２の内壁面のうち、両端の半球状部分を除いた中間
部に黒色塗料をコーティングして光吸収被膜３とする。

上記のように特定領域に限定してコーティングを施すに
当っては、例えばフォトレジストを一般的なフォトリソ
グラフィの技術を用いてバタ一二ングしたあと全面黒色
コーティングし、フォトリソグラフィを除去して必要な
部分のみ黒色塗料を残してやればよい。上記のようにし
て製作した溝付き板の一対を、それらの溝３同士を対向
させ、正確に位置合せして接着する。この接着剤には、
硬化後透明で、屈折率が基板４０よりも高いものを用い
る。

このとき、接合前に上記接着剤を溝３内にも充填してお
き、画像伝送素子１００における導光路透明体２０とす
る。接着剤の硬化後、接合体を、満３の長手方的中央位
置で溝列を横断する切断線３３Ａ１及び溝列間で分割す
る切断線３３Ｂに沿って切断する。

上記方法により切り出された各細長片が、本発明の画像
伝送素子１００となる。

以上１つの実施例について説明したが、本発明は実施例
に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば
、各溝３内に先に高屈折率透明材料（ガラス、樹脂）を
充填し、研磨によって表面を平坦にしてから基板同士を
接合してもよい。また切断線３３Ａ、３３Ｂで切断した
後の面を、さらに研磨して平滑性を向上させてもよいし
、鏡面研磨仕上げを省略して、粗面上にゾルゲル膜、樹
脂膜等の透明被膜をコーティングすることにより平滑化
を行なうこともできる。

本発明の画像伝送素子１００を密着イメージセンサ４と
接合一体色して使用する場合、両者の基板材料の膨張係
数が一致しているか又は近似していることが望ましい。

例えば密着イメージセンサ４の基板に、コーニング社製
＃７０５９ガラスあるいは石英ガラスを用いている場合
、画像伝送素子１００を構成する基板］として上記と同
一のガラス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、素子１００全体を透明樹脂材で構成してもよい。

また光吸収被膜３は、孔２の円柱側面全体に施す必要は
なく、全長のうちの例えば６割ないし８割程度の領域の
みでも差支えない場合もある。

また導光路の先端集光部２１は、屈折によって光を内側
に曲げる効果があれば正確な半球面形状である必要はな
く、球面、回転放物面、回転双曲面の一部を成す曲面形
状であっても、また台形のような多面体を成していても
よい。

また先端集光部２１は、第１図、第２図では原稿面を正
確に光センサ面に結像しているが、特に正確に結像して
いる必要はない。

なお、実施例では本発明の画像伝送素子１００を密着イ
メージセンサと組み合せた場合につきのみ述べたが、密
着イメージセンサの代りにＬＥＤアレイと組み合せてＬ
ＥＤプリンタ光学系を構成したり、液晶シャッタアレイ
と組み合せて液晶プリンタ光学系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、密着イメー
ジセンサ、ＬＥＤプリンタ等の光学系を芹しく小型化（
代表的な寸法で、原稿面と光センサ而との距離が０．６
〜２．０ｍｍ程度になる）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ｌｌ−程度の隙
間があっても、隣接画素方的に進む光が導光路側面の光
吸収被膜で遮光されるため、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
あって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、例えば第
２図に示したように画像伝送素子１００、密着イメージ
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。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は同
横断面図、第３図ないし第５図は本発明の素子を製作す
る方法の一例を示し、第３図は基板にエツチング用のパ
ターンマスクを施した状態を示す平面図及び横断面図、
第４図はエツチング後の状態を示す平面図及び横断面図
、第５図は第４図の溝付き基板を接合、切断して得られ
た画像伝送素子を示す断面図である。 １・・・素子基板、２・・・微小孔、３・・・光吸収被
膜、４・・・密着イメージセンサ、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・
・・センサエレメント、６・・・原稿面、７・・・遮光
層、８・・・透明接着層、９・・・照明光、２０・・・
高屈折率透明体、２１・・・先端集光部、３０・・・マ
スク膜、３１・・・スリット開口、３２・・・エツチン
グ溝、３３Ａ、３３Ｂ・・・切断線、１００・・・画像
伝送素子。 第 図 第 図 ソ 】Ｕ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）透明基板に、一端側を基板片面に開口させ他端を基
   板の肉厚内で略球面状先端をもつ行き止まり孔とした微
   小孔を、一次元的又は二次元的に多数配列形成するとと
   もに、孔内面のうち先端球面部を除いた側面の少くとも
   一部を光吸収面とし、且つ前記微小孔内に基板よりも屈
   折率の大な透明材を充填して成る画像伝送素子。 ２）透明基板の片面を耐蝕性のあるマスク膜で被覆する
   とともに、該マスク膜には、その端部が基板側縁よりも
   内側に位置する細長いスリット開口を、一定間隔をおい
   て多数平行に配列形成する工程と、 該マスク面にエッチング材を接触させて、基板面を前記
   スリット開口を通して等方的にエッチングすることによ
   り、端部が略球面を成す溝を形成する工程と、 前記溝内壁のうち、両端の球面部分を除いた部分に光吸
   収物質の被膜を施す工程と、 マスク膜を除去する工程と、 前記溝内を基板よりも高屈折率の透明体で埋める工程と
   、 得られた溝付き基板の一対を、溝同士を含せて接合する
   工程と、 上記接合体を、溝列を横断する位置で切断する工程、 とを備えた請求項第１項に記載の画像伝送素子を製造す
   る方法。