JPH0437065A - 光源一体型イメージセンサ - Google Patents

光源一体型イメージセンサ

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JPH0437065A
JPH0437065A JP2141298A JP14129890A JPH0437065A JP H0437065 A JPH0437065 A JP H0437065A JP 2141298 A JP2141298 A JP 2141298A JP 14129890 A JP14129890 A JP 14129890A JP H0437065 A JPH0437065 A JP H0437065A
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Masao Funada
雅夫 舟田
Kiichi Yamada
紀一 山田
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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スキャナ等に用いられる画像読
取装置に係り、特に装置の小型化を図るため受光素子と
EL発光素子とを一体化した光源一体型イメージセンサ
において焦点深度を深く確保できる構造に関するもので
ある。
(従来の技術) 従来、ファクシミリやスキャナ等には、蛍光灯光源とイ
メージセンサと原稿からの反射光をイメージセンサに結
像させる等倍光学系とから成る画像読取装置が用いられ
ている。この画像読取装置によれば、等倍光学系として
ロッドレンズアレイ等を使用するので装置の小型化が困
難であるという欠点があった。
そこで、光源としてEL発光素子を用い、EL発光素子
と密着型イメージセンサとを一体化した超小型の光源一
体型イメージセンサが提案されている。
この光源一体型イメージセンサは、例えば第5図及び第
6図に示すように、ガラス等で形成された絶縁基板10
上にアモルファスシリコンを用いた薄膜受光素子アレイ
11を形成し、その上に透明絶縁層12を形成し、更に
EL発光素子13を形成したものである。EL発光素子
13は、金属電極14.絶縁層151発光層16.絶縁
層15゜透明電極17を順次積層したサンドイッチ構造
で構成され、第6図に示すように、金属電極14には前
記受光素子アレイ11の各受光部11aに対応するよう
に複数の光入射窓14aを開口している。そして、発光
層16から発光した光が透明電極17側に配置された原
稿100で反射して光入射窓14aから受光素子アレイ
11の受光部分に導かれるようになっている(特開昭5
9−210664号公報参照)。
(発明が解決しようとする課題) 上記のような構造の光源一体型イメージセンサによれば
、EL発光素子13からの発光光が原稿面100を照射
し、その反射光が受光素子アレイ11に入射するように
しているので、イメージセンサの焦点深度は、金属電極
14の光入射窓14aの面積が一定範囲内であれば、金
属電極14の光入射窓14aと原稿100間の距離dl
+受光素子アレイ11と金属電極14の光入射窓14a
間の距離d2に大きく依存する。
焦点深度が浅いと、所定の位置から原稿が浮いたような
場合、原稿自体に凹凸がある場合(トナーが厚くついた
PPC原稿等)、薄い原稿を透明フィルムで形成される
ドキュメントキャリアに挿入して前記原稿を読み取るよ
うな場合、等にイメージセンサの分解能(MTF)が著
しく低下し、画像読み取りに不都合があるという問題点
があった。
しかしながら、上記従来の画像読取装置では、光入射窓
14aから原稿100までの距離d、と透明絶縁層12
の厚さd、とを任意に調整することが困難であり、焦点
深度の向上を図る光源一体型イメージセンサを得ること
が困難であった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、光源一体型
イメージセンサにおいて焦点深度の調整が可能な構成を
とるとともに、該構成において実用上問題のない程度の
焦点深度を得ることができる構造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) 上記従来例の問題点を解決するため本発明の光源一体型
イメージセンサは、絶縁基板上に形成された受光素子と
、透明基板上に形成されたEL発光素子とを透光層を挾
んで相対向するように配置して構成し、前記透明基板の
厚さdlと前記透光層の厚さd2とが、d、<d、の関
係を満足することを特徴としている。
(作用) 本発明の光源一体型イメージセンサによれば、EL発光
素子からの光が透明基板の反EL発光素子側に配置した
原稿面を照射し、その反射光が受光素子に入射する。こ
の光源一体型イメージセンサにおいて、透明基板の厚さ
d、と透光層の厚さd、とが、d、<d2の関係を満足
するようにしたので、透明基板から原稿面が離れてもM
TFが大幅に低下せず、実質的に必要十分な焦点深度を
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図は実施例に係る光源一体型イメージセンサの断面
説明図であり、第5図及び第6図と同様の構成をとる部
分については同一符号を付している。
受光素子アレイ11は、図の表裏方向に複数個配設する
個別電極(クロムパターン)lla、アモルファスシリ
コン(a−3i) 1 l b、帯状の透明電極(IT
O)llcを基板10上に順次積層したサンドイッチ構
造のセンサから構成されている。
EL発光素子13は、透明基板20上にITO。
In、O,,5n02等から成る透明電極17゜Y、0
.、S i、N、、BaTi0.等から成る絶縁層15
.ZnS:Mn等から成る発光層16゜同上の絶縁層1
5.アルミニウム等の金属から成る不透明な金属電極1
4を順次積層して構成される。
金属電極14には、発光層16から発光した光が原稿面
100で反射し、反射光が前記受光素子アレイ11に照
射するように、受光素子アレイ11の各受光部11a上
に方形状の光入射窓14aが開口されている。この光入
射窓14aは、アルミニウム等の金属から成る不透明な
金属電極14を積層した後、この金属電極14をフォト
リソ法によりエツチングして形成する。
受光素子アレイ11とEL発光素子13との間には、両
者間を絶縁し、両者の間隔を一定にするようガラス板等
で形成された透明絶縁性平板30が介在されている。ま
た、この透明絶縁性平板30には受光素子アレイ11に
沿うように図の表裏方向に長尺状の窓部31が開口され
ている。従って、透明絶縁性平板30の一側に接着剤4
0を塗布して基板10を接合し、他側に接着剤40を塗
布して透明基板20を接合し、EL発光素子13の光入
射窓14aと受光素子アレイ11の受光部11aとが相
対応するように配置した場合、受光素子アレイ11上に
空気層70が介在するようになっている。また、この空
気層70を薄い層とするため、長尺状の窓部31にも接
着剤41を充填し、この部分を透光層としている。空気
層70を介在させるのは、発光層16から原稿面100
側に発光した光が透明基板20と原稿面100との界面
で全反射し、更にこの反射光が透明基板20と空気層7
0との界面で再び全反射して、受光素子アレイ11へ入
射させないようにするためである。また、空気層70を
薄くするのは、接着剤41で光を屈折させて光が遠くま
で届かないようにするためである。その結果、数画素離
れた所からの光の入射により注目画素以外からの光の入
射が多くなることを防ぎ、MTFの低下を防止すること
ができる。
接合に際しては、受光素子アレイ11が形成された絶縁
基板10上に、両側面に接着剤40を塗布した透明絶縁
性平板30及び透明基板20を配置させ、更に窓部31
に接着剤41を充填して透明基板20上に均一な圧力を
与えて行なう。
本実施例によれば、EL発光素子13と受光素子アレイ
11との間に透明絶縁性平板30を介在させたので、E
L発光素子13の防湿対策を図ることができ、EL発光
素子13においてその長寿命化を図るとともに、発光む
らのない一定の輝度を持続することができる。
また、EL発光素子13と透明絶縁性平板30との間に
シリコンオイルやエポキシ樹脂等を封入すれば、更に防
湿を強化することができる。
第2図は本発明の他の実施例を示すもので、透明絶縁性
平板30の代わりに透明の球状スペーサ50を用いる。
すなわち、EL発光素子13を形成した透明基板20と
受光素子アレイ11を形成した絶縁基板10とを接合す
る際、一方の基板上に大きさが同一の球状スペーサ50
を散布し、受光素子アレイ11上以外の部分に透明の接
着剤60を塗布した後、EL発光素子13の光入射窓1
4aと受光素子アレイ11の受光部11aとが対応する
ように前記実施例と同様に均一に加圧して両者を接合し
、受光素子アレイ11上に透光層となる空気層71を介
在させている。
前記球状スペーサ50(種水ファインケミカル(株)製
 ミクロパール SP)は、真球形硬質プラスチック微
粒子から成り、耐熱性、絶縁性を有している。
以上のような構造の光源一体型イメージセンサによれば
、EL発光素子13及び受光素子アレイ11の厚さは、
透明基板20.透光層(空気層70+接着剤41または
空気層71)の厚さ及び球状スペーサの直径に比較して
薄いので、EL発光素子13の金属電極14の光入射窓
14aと原稿面100間の間隔d、は、EL発光素子1
3を形成する透明基板20の厚さで決まり、受光素子ア
レイ11と金属電極14の光入射窓14との間隔d2 
は、透明絶縁性平板30の厚さ若しくは球状スペーサ5
0の直径で決まる。従って、厚さの異なる透明基板20
.透明絶縁性平板30等を選択することにより焦点深度
の調整することができる。
前記間隔d、とd2 がどのような関係にあるとき焦点
深度の向上を図ることができるのかを確めるため、計算
機によるシミュレーションを行なった。
光源での微小面積dSによる受光素子アレイ11の受光
部11aの一点Pでの照度dEは、第3図(この図にお
いては屈折率を考慮していない)で説明すると、EL発
光素子13の発光部13′からの光を反射する原稿面を
仮想光源とし、仮想光源の輝度をB、仮想光源からの距
離をr、仮想光源と照度観測点Pを結ぶ方向と仮想光源
の法線方向とのなす角をθとすると、 dE=B (cos”  θ/r”)dSとして計算し
た。
そして、光学系の分解能(MFT)は、受光素子アレイ
11の受光部11aの直上の原稿面が白のときにこの原
稿面から受光部11aに照射する照度の平均値をLw、
直上の原稿面が黒のときに受光部11JIに照射する照
度の平均値をLbとした場合、 MTF=((Lw−Lb)/ (Lw+Lb))X10
0であられされる。
焦点深度の深さを測定するため、125μm幅の白黒線
を交互に形成したチャート(4ラインベア/ m m 
)を厚さの異なるドキュメントキャリアに挿入し、ドキ
ュメントキャリアの厚さ分だけ前記チャートが透明基板
20から浮く場合のMTFを計算する。
また、光源一体型イメージセンサは、透明基板20の厚
さ50um (d、) 、透明基板20の屈折率1.4
9、EL発光素子13を構成する透明電極17(ITO
)の厚さ0.14.czm、透明電極17の屈・折率1
.70、絶縁層15(a−3tNx)の厚さ0.30a
m、絶縁層15の屈折率1.80、発光層16 (Zn
S :Mn、TbF、)の厚さ0.50.発光層16の
屈折率2645、空気層70の厚さ2μm、空気層70
の屈折率1゜00とし、光入射窓14aが55μmX5
5μmとして計算した。一つの受光部11aには直上の
光入射窓からの入射光の他に、主走査方向に隣接する光
入射窓を含む合計11個の光入射窓からの入射光を考慮
して計算した。なお、原稿面は完全拡散面とし、−様に
照明されているとして計算した。更に、MTFは受光部
11a面での光量を用いて計算し、副走査方向について
は考慮していない。
計算結果を第4図に示す。受光素子アレイ11の画素ピ
ッチを125μm (2005PI)と設定し、画素サ
イズが100um100uμm1透光層100 um 
(da )  (空気層70が2 μm s接着剤41
が98μm)とした場合にドキュメントキャリアの厚さ
を変化させたときのMTFの値を黒丸点で示す。
同様に、画素サイズが50μmX50μmの場合を、黒
三角点で示す。
次に、画素サイズが100μmX100μm1透光層5
0.czm (d、 )  (空気層70が2μm。
接着剤41が48μm)とした場合にドキュメントキャ
リアの厚さを変化させたときのMTFの値を白丸点で示
す。
同様に、画素サイズが50μmX50μmの場合を、白
玉角点で示す。
以上の結果から、光入射窓14aの面積を受光部11g
と同等の大きさから1/4(面積比)程度とした場合、
cL −dz  (dt =50μm)のときよりcL
 <ci、(cL −100um)のときのほうが、ド
キュメントキャリアの厚さの変化に対してMTFの減少
の傾斜が緩やかである。すなわち、d、<d2としたほ
うが焦点深度を深く設定することができる。
従って上述の実施例によれば、透明絶縁性平板30や球
状スペーサ50を用いることにより透明基板20の厚さ
(EL発光素子13と原稿100間の間隔d、)に対し
て受光素子アレイ11とEL発光素子13間の間隔d2
を容易に調節することができ、d、<d2とした場合に
焦点深度を汀く設定することができる。
(発明の効果) 本発明によれば、EL発光素子と受光素子アレイとをそ
れぞれ別々の基板に形成して接合したので、透明基板の
厚さd、と透光層の厚さd、とを自由に設定することが
でき、また、光源一体型イメージセンサにおいて、透明
基板の厚さd、と透光層の厚さd2 とが、d、<d、
の関係を満足するようにしたので、透明基板から原稿面
が離れてもMTFが大幅に低下せず、実質的に必要十分
な焦点深度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面説明図、第2図は
他の実施例を示す断面説明図、第3図は光源一体型イメ
ージセンサの主走査方向における構成説明図、第4図は
ドキュメントキャリアの厚さを変化させた場合の分解能
(MFT)を求めた計算機によるシミュレーション結果
を示すグラフ、第5図は従来の画像読取装置の断面説明
図、第6図は第5図のVI−VI’線断面において受光
素子の受光部とEL発光素子の光入射窓との位置関係を
示した説明図である。 10・・・・・・絶縁基板 11・・・・・・受光素子 11a・・・受光部 20・・・・・・透明基板 13・・・・・・EL発光素子 14a・・・光入射窓 30・・・・・・透明絶縁性平板 40.41・・・・・・接着剤 50・・・・・・球状スペーサ 60・・・・・・接着剤 70・・・・・・空気層 100・・・・・・原稿 第2図 第3図 (%) 第1図 第4図 ドキユメノ1キヤリー1′の厚さ (、itm)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  絶縁基板上に形成された受光素子と、透明基板上に形
    成されたEL発光素子とを透光層を挟んで相対向するよ
    うに配置して構成し、前記透明基板の厚さd_1と前記
    透光層の厚さd_2とが、d_1<d_2の関係を満足
    することを特徴とする光源一体型イメージセンサ。
JP2141298A 1990-06-01 1990-06-01 光源一体型イメージセンサ Pending JPH0437065A (ja)

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JP2141298A JPH0437065A (ja) 1990-06-01 1990-06-01 光源一体型イメージセンサ
US07/708,713 US5164580A (en) 1990-06-01 1991-05-31 Electroluminescent light-source-incorporated image sensor

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