JPH0328109B2

JPH0328109B2 -

Info

Publication number: JPH0328109B2
Application number: JP13409581A
Authority: JP
Inventors: Eiji Matsuzaki; Masao Mitani
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-08-28
Filing date: 1981-08-28
Publication date: 1991-04-18
Also published as: JPS5838061A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、例えばフアクシミリにおいて、原稿
の像を走査する密着型イメージセンサに関するも
のである。従来、フアクシミリの読み取り方法としては、
第１図に示すように原稿１０に光源ランプ１２に
より光を照射し、その反射光を投影レンズ１３を
経て主走査方向に配列した光電変換素子１４、た
とえば、CCD上に投影する方法が用いられてい
る。かかる方法は、原稿の大きさと光電変換素子
の大きさが異なるために縮小用のレンズ系を必要
とし、光学系を含めると装置が大型化するという
欠点を有していた。この問題を解決するために、投影レンズを使わ
ずに直接光電変換素子上に像を導く密着型イメー
ジセンサが従来より考案されてきた。例えば米国
特許明細書第4149197号において第２図、第３図
に示すような密着型イメージセンサが提案され
た。この密着型イメージセンサは第２図に主走査
方向に沿つての断面図、第３図に一部を切りとつ
た斜視図を示すように、一方の透光性部材２５よ
り入射した光は不透明部材２４、光電変換素子２
３の中に設けた開口部、透光性部材２２を経て原
稿を照射し、その反射光を光電変換素子２３で受
光して走査しようとしたものである。かかる密着
型イメージセンサは装置全体を小形にできるが、
光電変換素子の中に開口部を設けるために受光面
積が小さくなるとともに、原稿からの反射光の多
くが、光電変換素子２３および不透明部材２４に
設けた開口部を通して逃げてしまうから、感度が
必ずしも良くなると思われる。これを解決すべく、第４図および第５図に示す
ような、密着型イメージセンサが特開昭56−
10778号、および特開昭56−27562号で提案され
た。このような密着型イメージセンサでは光照射
を斜め方向から行ない、光電変換素子４４の受光
面積を広くしている。かかる密着型イメージセン
サでは、原稿からの反射光を効率良く受光するこ
とを考えると、第１の透明部材４３を薄くできな
いために解像度を向上はむずかしく、照射光の第
１の透光性部材４３の原稿との対向面からの反射
が多くなりＳ／Ｎ比も大きいとは言えない。本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、照射光の利用効率が良いとともに、解像度
を向上させることのできるように構成した密着型
イメージセンサを提供することである。上記目的を達成するために、本発明による密着
型イメージセンサでは、走査すべき原稿と対向す
る側から順に、第１の透光性部材、主走査方向に
沿つて所定の間隔で光電変換素子を複数個配列し
た光電変換素子アレイ、原稿を読取るために光を
導くための開口部を前記光電変換素子ごとに設け
た不透明部材、第２の透光性部材、光源用ランプ
とから構成され原稿からの反射光を光電変換素子
アレイで受光する密着型イメージセンサにおい
て、前記光電変換素子アレイの各素子が主走査方
向に沿つて２乃至25個の光透過用の開口部を有す
ること、および前記不透明部材の開口部が前記光
電変換素子の開口部と同じ位置にあり、かつ僅か
に小さいことを要旨とする。すなわち、本発明の密着型イメージセンサは走
査すべき原稿と対向する側から第１の透光性部
材、光電変換素子、不透明部材、第２の透光性部
材、光源用ランプを具え、光電変換素子の中に複
数個の光透過用の開口部を設け、１ケの透過用の
開口部の面積を小さくして、原稿からの反射光の
通過量を抑え、各素子内での分割された光電変換
素子間のクロストークが起るようにして実効的な
受光面積を大きくして感度を良くしている。もち
ろん、この場合、不透明部材にも光電変換素子の
開口部に対応して光通過用の開口部を設ける。以
下附図を用いて説明する。原稿を照射する光の通過用の開口部を光電変換
素子内に１ケ設けた場合の主走査方向の断面を第
６図に示す。１つの光電変換素子の主走査方向へ
の大きさをＰとして、光通過用の開口部の主走査
方向の寸法をＷ、開口部の主走査方向の距離をＢ
とする。第１の透光性部材の屈折率をn₁とする
と、光電変換素子間のクロストークを防ぐため
に、第１の透光性部材１の厚みＤ、第１の透光性
部材１の原稿との対向面から光電変換素子までの
距離ＬとＢの間には次式を満足する必要がある。これより、ＤとＬを小さくすることにより、Ｂ
を小さくすることができ、解像度を上げることが
できることがわかる。また光電変換素子内に設け
た開口部の大きさＷを大きくして照射光量を多く
して原稿からの反射光量を大きくしたいが、Ｄや
Ｌが小さい程開口部から逃げる原稿からの反射光
量も大きくなる。また、この原稿からの反射光量
を小さくすると、照射光量が弱くなり、原稿から
の反射光量は少ないものとなる。本発明では、光電変換素子内に設ける開口部を
複数個設けることにより以上の問題を解決してい
る。第７図に不発明による密着型イメージセンサ
の主走査方向の断面の原理図を示す。この例で
は、主走査方向に沿つて３ケの開口部をもつてい
る。１０２，１０４，１０６，１０８はすべて同
一の光電変換素子であり、１０３，１０５，１０
７はその中に設けた開口部である。まず開口部の
主走査方向の大きさについてのべる。第１の透光
性部材が直接原稿と対向する場合、照射光が原稿
を照らす場合（ただし原稿は空気中にあるとす
る）、照射光線の第１の透光性部材の原稿との対
向への入射角θは次式を満足する。 sinθ＜１／n₁ (2) また、例えば光電変換素子部１０４から

【式】としても意味がない。したがつて、本発明のような密着型イメージセンサの構造
をもつ場合には

【式】となつた時、全く無駄となる照射光が開口部から入射するように
なる。よつて、本発明では、光電素子変換素子内
に設ける開口部の主走査方向の寸法Ｗとしてはを選んだ。つぎに、光電変換素子内に設ける照射光通過用
の開口部間の距離B₁について述べる。本発明で
は、例えば第７図では、光電変換素子１０４，１
０６でクロストークを起こさせ、等価的に受光面
積を大きくしている。したがつて、クロストーク
を起こさせ、等価的に受光面積を増やす条件とし
て次式がえられる。この場合最も効率良く受光するのは、光電変換
素子内に設けた一方の開口部から入射した光の原
稿からの反射光が、同一光電変換素子内に設けた
他方の開口部から出て行かない範囲内で、受光面
積をできるだけ広くするために、B₁の大きさを
２（Ｄ＋Ｌ）／√² ₁−１に近くなるように定めた
場合である。各素子間のクロストークを防ぐためには、第７
図で、光電変換素子部１０１，１０２がクロスト
ークしないようにすれば良い。クロストークを起
こしてはならない開口部間の距離をB₂と書き、
これを式にすれば、次式のようになる。また、本発明においては、第１の透明部材の厚
みとして5μm〜５mm、分解能として４〜50本／mm
が考えられ要求される。そのため、主走査方向の
光電変換素子の数と現在の薄膜形成技術水準から
考えると、光電変換素子内に歩留りよく設けるこ
とができる開口部の大きさは、５〜10μm程度で
ある。光電変換素子の受光部領域の広さも考える
と、１つの光電変換素子の中に設けることができ
る開口部の数は25程度であつて、これ以上に設け
ることは現在の構造上から製作困難である。した
がつて、各光電変換素子内に設ける開口部の数は
２乃至25個が適切である。光電変換素子として
は、CdS、Si、PbO、等の光電変換素子やCCD
（Charge Coupled Device）、BBD（Bucket
Brigade Device）等を用いることができる。以下に実施例を用いて本発明を一層詳しく説明
する。実施例１本発明を適用した密着型イメージセンサの主走
査方向の断面を第８図に、副走査方向の断面を第
９図に、一部を切り取つた斜視図を第１０図に示
す。本例では、光源用ランプからの照射光を通過
させる開口部が主走査方向にそつて３ケ設けられ
ている。光源用ランプ５から出た光線７は、第２
の透光性部材４、不透明部材３中に設けられた開
口部、光電変換素子２の中に設けられた開口部、
第１の透光性部材１を通過し、原稿６を照射す
る。原稿６からの反射光は透光性部材１を通り、
光電変換素子２に受光され、電極８，９で信号と
り出す。ここで第７図と対応させて、第１の透光
性部材１に通常のガラス（たとえばSiO₂）を用
いて、Ｄ＝10μm、Ｗ＝20μm、B₁＝16μm、B₂＝
34μmと設定すると、n₁〓1.5であるから式(3)，
(4)，(5)の条件を満たし、12本／mmの解像度が得ら
れる。また、本発明のように、光電変換素子２の
中に複数個の光通過用の開口部を設けることによ
り、第１の透光性部材１を薄くでき、スパツタリ
ング等の薄膜形成技術の導入が可能となり、歩留
り良く生産できるようになることが前に述べた議
論からより明らかである。実施例２第１１図は本発明を適用した第２の密着型イメ
ージセンサの副走査方向の断面を示す。これは、
副走査方向に沿つても複数個の光通過用の開口部
を設け、等価的に照射光の利用率を上げようとし
たものである。この原理は今まで主走査方向につ
いて述べたものと同じである。第１１図に示す密
着型イメージセンサの主走査方向の断面が第８図
と同じとすると、各光電変換素子が結局３×３＝
９個の光通過用の開口部を有することになる。実施例３第１２図は本発明の他の実施の態様における密
着型イメージセンサの主走査方向に沿つての断面
第１３図は副走査方向に沿つての断面を示す。こ
の例は、信号取り出し用の電極の一方を酸化イン
ジウムのような透明電極を用いて、光電変換素子
２を２つの電極８，９でサンドイツチして使用す
るものである。光電変換素子を厚み方向に利用す
るため、感度が高く、原理的に小型化が可能であ
る。図中、１１０は透光性部材を示す。実施例４第１４図は本発明の他の一つの実施の態様にお
ける密着型イメージセンサの主走査方向の断面、
第１５図は副走査方向の断面を示す。本例は光電
変換素子２として透明な水素を含む非晶質シリコ
ン膜を用いて構造の簡単化を図つた例である。光
源用ランプ５から出た光は第２の透光性部材４、
不透明部材３中に設けた開口部、水素を含む非晶
質シリコン膜よりなる光電変換素子２、透明電極
８、第１の透光性部材１を通つて、原稿６を照射
し、原稿からの反射光は第１の透光性部材１、透
明電極８を経て光電変換素子２に受光される。照
射光の通過する水素を含む非晶質シリコン膜の領
域にも光キヤリアが発生するが、下部電極９が存
在しないため、電子と正孔を分離することはでき
ず、再結合してしまう。この場合、下部電極９の
近傍で発生した光キヤリアの一部は、電極に入り
込むからＳ／Ｎ比が減少する恐れがあるが、不透
明部材３と下部電極９の位置関係の最適設計や実
施例３のように、水素を含む非晶質シリコン膜中
に光通過用の開口部を設けることにより防げる。本発明による密着型イメージセンサによれば、
(1)照射光利用率が高い密着型イメージセンサが得
られる、(2)原稿と対向する側の第１の透光性部材
１の厚みを小さくでき、薄膜形成技術の導入が図
れる、(3)分解能が高い（10〜50本／mm）密着型イ
メージセンサが得られる、等の効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のイメージセンサの原理図、第２
図は従来の密着型イメージセンサの断面図、第３
図は第２図の装置の斜視図、第４図および第５図
は他の二つの従来の密着型イメージセンサの断面
図、第６図はこのような従来の密着型イメージセ
ンサの原理を示す断面図、第７図は本発明の原理
を示すための密着型イメージセンサの主走査方向
の断面図、第８図は本発明による密着型イメージ
センサの一例の主走査方向の断面図、第９図は第
８図に示す装置の副走査方向の断面図、第１０図
は第８図および第９図に示す装置の一部を切りと
つた斜視図、第１１図は本発明の第２の実施例に
おける密着型イメージセンサの副走査方向の断面
図、第１２図は本発明の第３の実施例における密
着型イメージセンサの主走査方向の断面図、第１
３図は第１２図に示す装置の副走査方向の断面
図、第１４図は本発明の第４の実施例における密
着型イメージセンサの主走査方向の断面図、第１
５図は第１４図に示す装置の副走査方向の断面図
である。１…第１の透光性部材、２…光電変換素子、３
…不透明部材、４…第２の透光性部材、５…光源
用ランプ、６…原稿、７…光線、８，９…電極、
１０１，１０２，１０４，１０６，１０８…光電
変換素子部、１０３，１０５，１０７，１０９…
不透明部材に設けられた開口部、１１０…透光性
部材。

Claims

【特許請求の範囲】１走査すべき原稿と対向する側から順に、第１
の透光性部材、主走査方向に沿つて所定の間隔で
光電変換素子を複数個配列した光電変換素子アレ
イ、原稿を読取るために光を導くための開口部を
前記光電変換素子ごとに設けた不透明部材、第２
の透光性部材、光源用ランプとから構成され、該
光源用ランプからの光を前記第２の透光性部材、
前記不透明部材に設けた開口部、前記第１の透光
性部材を通して原稿に導き、原稿からの反射光を
前記光電変換素子で受光する密着型イメージセン
サにおいて、前記光電変換素子が主走査方向に沿
つて、２乃至25個の開口部を有すること、および
前記不透明部材の開口部が前記光電変換素子の開
口部と同じ位置にあり、かつ僅かに小さいことを
特徴とする密着型イメージセンサ。２前記第１の透光性部材の厚さＤ、屈折率n₁、
前記光電素子アレイの各素子の中に設けた光透過
用の各開口部の主走査方向の寸法がを満足する関係にあることを特徴とする、特許請
求範囲第１項記載の密着型イメージセンサ。３前記第１の透光性部材の厚さＤ、屈折率n₁、
原稿との対向面と前記光電変換素子の距離Ｌ、前
記光電変換素子アレイの各素子の中に設ける光通
過用の各開口部の主走査方向の距離B₁がを満足する関係にあることを特徴とする、特許請
求範囲第１項記載の密着型イメージセンサ。４前記第１の透光性部材の厚さＤ、屈折率n₁、
原稿との対向面と前記光電変換素子の距離Ｌ、前
記光電変換素子アレイの各素子間で最近接する開
口部の主走査方向の距離B₂がを満足する関係にあることを特徴とする、特許請
求範囲第１項記載の密着型イメージセンサ。