JPH03175402A - 光伝送板 - 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、１次元的又は２次元的な画像情報を伝達、結
像するための光伝送板に関し、特にコピー機、ファクシ
ミリ、イメージスキャナ等において、密着型イメージセ
ンサ上に画像情報を伝達、結像するための光伝送板、或
いはＬＥＤプリンタ等においてＬＥＤアレイの光信号を
感光ドラム上に伝達、結像するための光伝送板に関する
。

［従来の技術］ これまで原稿面の１次元画像情報を密着型イメージセン
サに結像するのに、いわゆる屈折率分布型レンズのアレ
イ（ＳＬＡ）が多かった。

また、最近では密着型イメージセンサに導光窓を配し、
密着型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アレイの光情報、又は液晶シャッタアレイによって表
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、１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ｉ　５　ｎｍ
程度必要であり、装置を小型化しようとた場合に、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稀かでも大きくな
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。これを避けるため原稿とセンサ表面
は常に接触している必要があり、このためセンサ表面に
傷が付きやすい事も問題である。

［問題点を解決するための手段］ 前記従来の問題点を解決するために、本発明は、１次元
又は２次元に配列させた微小孔部アレイを備えた透明部
材から成る平面基板を設け、前記各微小孔部には、略円
柱形状の側面と、少なくとも２つ以上の略球面形状の面
を設け、前記各微小孔部の円柱の側面にあたる部分の少
くとも１部を、その表面が光を吸収する性質を持つよう
にし、かつ、前記各微小孔部を、前記平面基板よりも屈
折率の高い透明部材で埋めて光伝送板を構成した。

［作　用］ 本発明の光伝送板は、その微小孔部アレイが、密着型イ
メージセンサのセンサアレイやＬＥＤアレイと１対１に
対応するように作製されている。

即ち、本発明の光伝送板をイメージセンサ、ＬＥＤアレ
イと組合せて使用する事により、密着型イメージセンサ
に対しては、原稿上の１次元画像情報をイメージセンサ
アレイに、ＬＥＤプリンタに対しては、ＬＥＤアレイの
光強度１次元情報を感光ドラム上に、正しく伝送する事
ができる。

［実施例］ 本発明に係る光伝送板を密着型イメージセンサと組合せ
て構成した場合の実施例を第１図、第２図を用いて説明
する。第１図はこの構成例の側断面図であり、第２図は
これとは垂直方向の断面図である。

図中、１００が本発明の光伝送板である。光伝送板１０
０は透明なガラス基板１を基板として作製されている。

ガラス基板ｌには、１次元方向に等間隔に微小孔部アレ
イ２が形成されている。

微小孔部アレイ２の各孔部は、略円柱形状の側面と、そ
の上面にあたる部分に設けた第Ｉの略半球面２１と、こ
れに対向するように配置した第２の略半球面２２とで構
成されている。

この微小孔部アレイ２の各孔部の略円柱状の側面部分に
は、光（後述する照明光が原稿に当たり。

その反射光である）を吸収させるため黒色塗料３がコー
ティングされている。黒色塗料３は各孔部の第１の略半
球面２１および第２の略半球面２２にはコーティングさ
れていない。

さらに、微小孔部アレイ２の各孔部は、ガラス基板１よ
りも屈折率の高い材料によって充填されている。

以上が本発明の光伝送板１００の構成である。

光伝送板１００は、密着型イメージセンサ（以下密着セ
ンサと略す）４の表面に接着固定されている。密着セン
サ４の光センサアレイ５即ち、光検出部のアレイの各光
センサ５Ａ、５Ｂ・・・と各微小孔部は１対１に対向し
て配置固定されている。

ここで読み取るべき↓次元情報を持つ原稿６が光伝送板
１００に近接して置かれたとする。原稿面６は密着セン
サ４（ここでは密着センサ４は透明ガラス基板を用いて
作製されているとする）の背面から照明されている。密
着センサ４の光センサアレイ５は遮光層７の上に作製さ
れており、照明光９は、原稿面６のみを照明し、直接光
センサアレイ５に入射しない様になっている。例えば、
光ＮＩＡｌｏは遮光層によりさえぎられる。

原稿面６からの反射光（図中、実線で示されている）は
、各微小孔部の第２の略半球面２２、第１の略半球面２
１を介して、各微小孔部に入射し、そのあと、各光セン
サアレイ５Ａ、５Ｂ、５Ｃに入射する。

この時、各微小孔部２は、ガラス基板１より屈折率の高
い材料で埋められているため、各略半球面２工および２
２での屈折により、各略半球面２１および２２は凸レン
ズとして作用する事になる。この凸レンズ効果により、
容筒２の略半球面２２に入射した光は内側に曲げられ有
効に各光センサアレイ５Ａ、５Ｂ、・・・に入射する様
になる。

一方、原稿面６から斜め方向に反射散乱する光（図中点
線で示されている）は、隣接する円柱上面に入射したあ
と、円柱の側面にぶつかるが、この部分は黒色塗料３で
コーティングされているため、このような斜め方向に進
む光は光センサアレイ５のどの光センサにも到達する事
はない。

即ち、各光センサの真上に位置する原稿面上の各微小領
域（例えば第１図の光センサ５Ｂに対する６Ｂの領域）
から反射してその対向する光センサに入射する光（図の
実線の光線）に対しては、各々、第２の略半球面２２お
よび、第１の略半球面２１のレンズ効果によって有効に
光センサに入射し、それ以外の光センサの方向に反射す
る光（図の点線の光線）は、各円柱側面の黒色塗料コー
ティング部で遮光されて光センサ面に到達しない。これ
により、原稿面上６上の１次元領域の各点と光センサア
レイの各光センサエレメントが１対１に対応し、隣接画
素にもれるクロストーク光のない鮮明な１次元画像伝送
が可能になる。

なお、第２図８は、密着センサ４と光伝送板１００との
接着層である。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）、配線パターン、
表面保護コーティング等があるが、図では省略されてい
る。

次にこのような光伝送板１００の作製方法の一例を第３
〜５図を用いて説明する。

第３図において、ガラス基板４０表面しこＣｒ等の適当
な金属膜３０をコーティングし、これに−般的なフォト
リソグラフィの手法を用いてスリット状の開口３１およ
び微小な略円開口３４のアレイをパターニングする。

これをフッ酸等を主成分とした適当なエツチング液（勿
論、金属膜３０はエツチングされない液を選ぶ）に浸す
と、ガラス基板４０が開口３１および３４からほぼ等方
向にエツチングされていき、所定時間経過後、図中点線
で示される様な上下面が喀半球状の円柱を円柱軸を含む
面で２等分した様な形状のくぼみ３２および、略半球の
くぼみ３５が出来る。

次に、金属膜３０をエツチングにより除去したあと各く
ぼみ３２の円柱側面に相当する部分（図中、斜線部）に
黒色塗料３をコーティングする（第４図）。各くぼみ３
２の斜線部にのみコーティングするためには、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
いてパターニングしたあと、全面黒色コーティングし、
フォトレジスト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。

次に、このようにして各くぼみ３２の各円柱側面に黒色
コーティングされたガラス基板２枚を、そのくぼみのあ
る面を内側にして、各くぼみ３１同士および３５同士の
位置を正確に合せて接着する。この時接着剤は硬化後透
明かつ、屈折率がガラス基板４０より高い材料を用いる
６また接着剤は、すべてのくぼみ内全体に充填されるよ
うにする。

このようにして接着された２枚のガラス基板を第４図の
点線位置３３で切断する。

第５図が切断されたあとの１つの部分であり、これが１
つの光伝送板１００として使われる。

なお、各くぼみ部を先に高屈折率材料（ガラス、樹脂）
で充填し、研磨によって平坦にしてから、２枚のガラス
基板を接着してもよい。

また、３３の位置で切断された面は、研磨によって切断
時の表面粗れを低減させてもよいし、ガラス基板と屈折
率の近いゾルゲルガラス膜や柑脂膜をコーティングして
表面粗れによる光散乱を低減させてもよい。

また、光伝送板１００は、密着センサ４の基板材料と膨
張係数が等しいか近い事が望ましい。例えば密着センサ
がコーニング社製＃７０５９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
る様な場合は、光伝送板１００のガラス基板１として同
一の基板を選ぶ事が望ましい。

しかしながら１．精度がさほど要求されない場合等につ
いては、光伝送板１００は透明な樹脂材であってもよい
。

また、黒色塗料３は必ずしも円柱側面の全面にコーティ
ングされている必要はなく１円柱部の長さの例えば６割
〜８割程度の長さの領域のみでも差障えない場合もある
。

また、第Ｉの略半球面２１、および、第２の略半球面２
２は屈折によって光を内側に曲げる効果があれば、略半
球状である必要はなく、球面や回転放物面、回転双曲面
の一部の様な形状であっても、台形のような多面体であ
ってもよい。

また、円柱上面２工は、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、本実施例は本発明の光伝送板を密着センサに組合
せた場合について述べたが、密着センサではなく、ＬＥ
Ｄアレイと組合せてＬＥＤプリンタ光学系を構成したり
、液晶シャッタアレイと組合せて液晶プリンタ光線を構
成する事も出来る。

なお、本発明では、第６図に示すように、各微小孔部２
を、上面が略半球面２１であるような略円柱孔部と、そ
の上方向に、１！Ｉｆ！球面２３によって構成してもよ
い。もちろん、すべての孔部はガラス基板工よりも屈折
率の高い樹脂などで埋められている。この例では、原稿
面６からの反射光は、略球面２３で２度屈折し、さらに
、略円柱上面の略半球面２工で屈折して、各センサアレ
イ５に入射するので、第１図に示した例と比べ、より一
層大きな集光効果がとれる。

また、第７図に示すように、各微小孔部２の略円柱孔部
の上方向にある略球面２４は、各々、隣の略球面と、−
続きになっていても良い。一般に、球面の曲率半径が小
さくなると、球面収差が大きくなるが、この例の様に、
曲率半径を太き目に設定すれば、比較的低収差で適当な
結像距離を得ることが出来る可能性もある。

［発明の効果］ 本発明の光伝送板を用いる事により、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０．６〜２．０ｍ程
度になる）にすることができる。

この時、原稿面と光伝送板との間に、ＩＩＩｆＷ以下程
度のすき間があっても、１Ｉｌｓ接画素方向に進む光が
黒色塗料のコーティング部で遮光されるため、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事
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、本発明の光伝送板では、このような制約はなく、
例えば第２図に示されている様に、光伝送板１００．＠
着センサ４の背後から効率良く照明を原稿に導く事がで
き、照明の利用効率を向上できる。

本発明ではさらに、凸レンズとして集光作用をする略球
面形状を複数設けているため、略球面形状が１面の場合
に比べ、集光効果が大きくとれ、原稿面とセンサ面との
距離を小さくでき、センサ機器の小型化が可能であると
いった利点がある。

また、実効的な開口数（ＮＡ）を大きくとれるので、原
稿面からセンサ面への光量の伝達効率が向上されるとい
った利点もある。

さらに、集光パワーを複数の略球面に振り分けて分散で
きるので、個々の面で光線を強く曲げる必要がなく、従
って基板に対して、必ずしも、屈折率差の大きな充填部
材を用いる必要がない。従って、充填材料の選択の自由
度が広くとれるという有利性もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を密着型イメージセンサ光学
系に適用した場合について示す縦断面図、第２図は同側
断面図、第３図ないし第５図は本発明の光伝送板を製造
する好適な方法例を示し、第３図は基板へのマスキング
及びエツチング工程を示す平面図及び側断面図、第４図
はエツチング後マスクを除去した状態を示す平面図及び
側断面図、第５図は上記工程で得られた基板を接合、切
断して本発明の光伝送板を作製した状態を示す断面図、
第６図は本発明の第２実施例を示す縦断面図、第７図は
本発明の第３実施例を示す縦断面図である。 １・・・ガラス基板、２・・・微小孔部（アレイ）、２
１・・・微小孔部の略円柱形状上面（第１の略半球面）
、２２・・・微小孔部の略円柱形状の上方向端面に設け
た略半球面（第２の略半球面）、２３゜２４・・・微小
孔部の鴫球面、３・・・黒色塗料コーティング、４・・
・密着型イメージセンサ、５・・・光センサアレイ、５
Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・光センサの各エレメント、６・・
・原稿面、６Ａ・・・原稿面のある１点、７・・遮光層
、８・・・接着層、９．１０・・・照明光、ＬＡ。 ＩＢ・・・ガラス基板、１００，１０１，１０２・・・
光伝送板、３０・・・金属膜、３１・・・スリット状開
口部（アレイ）、３２・・・略円柱状くぼみ（アレイ）
、３３・・・切断線、３４・・・円形状開口部（アレイ
）、３５・・・略半球状くぼみ（アレイ）、４０・・・
ガラス基板。 第 図 第 図 第 図 １ 第５図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １次元又は２次元に多数個配列させた微小孔部アレイを
   備えた透明部材から成る平面基板であって、前記各微小
   孔部は、略円柱形状の側面と、少くとも２つ以上の略球
   面形状の面から成り、前記各微小孔部の円柱の側面にあ
   たる部分の少くとも１部は、その表面が光を吸収する性
   質を持ち、かつ、前記各微小孔部は前記平面基板よりも
   屈折率の高い透過部材で埋められている事を特徴とする
   光伝送板。