JPH0488745A - 画像続み取り装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、原稿面上の画像情報を読み取り電気信号に変
換する画像読み取り装置に係わり、特に原稿面上を照射
する光源と原稿面上の画像情報を読み取る画像読取りセ
ンサとが一体化された光源一体型画像読み取り装置に関
する。

（従来技術） 情報化社会の進展の中で、画像情報の入出力装置は、マ
ン−マシンインターフェースとして今や不可欠のものと
なっている。この画像入出力装置の様々な用途への適用
が進むにつれて、画質や性能に対する要求は、より厳し
く、より高度になってきた。ファクシミリ、イメージス
キャナ、ＯＣＲ及びディジタルコピー等の画像情報の入
出力装置において、原稿上の画像情報を読み取る小型の
画像入力装置が注目されている。この画像入力装置に用
いられ、画像情報を読み取り電気信号に変換する画像読
取り装置（イメージセンサ）は、一般に複数個の光セン
サを配列して構成される。

原稿の読み取り方法としては、原稿上の画像情報をレン
ズを用いて光学的に縮小してＣＣＤ等の固体撮像素子上
に結像する縮小型と、原稿を直接接触させて結像レンズ
を不要にするか、若しくは結像光路長が短い等倍の光学
系を用いて原稿と等倍の大きさの画像情報をセンサ上に
結像する密着型とがある。

密着型のイメージセンサは、光路長が短く、光学系の簡
素化ができるため、機器の小型が可能になる。同時に、
受光素子のサイズを大きくすることができるため、高感
度化が可能となる等の利点がある。その半面、原稿幅と
同じサイズの長尺のセンサが必要となる。密着型のイメ
ージセンサには、ＣＣＤ等のＩＣチップをライン状にな
らべたものと、Ｃｄ５−５ｅ、　　アモルファスシリコ
ン等の薄膜半導体素子をアレー状に加工したものがある
。また、充電変換には、光起電力型（フォトダイオード
）と先導電型とがある。

第１５図は、従来の代表的な密着型イメージセンサの概
略構成を示す斜視図である。光電変換部には、センサ基
板１上に設けられたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）のアレイ２が用いられている。センサ基板１には、
走査用の集積回路（ＩＣチップ）３が搭載されている。

光源には、タングステンランプ４が用いられており、こ
のランプ４からの光は１ラインに相当する開口を有する
基板５を介して原稿５に照射される。そして、原稿６面
上の画像情報の反射光が集束性のロッドレンズアレイ７
によって光電変換部に導かれるものとなっている。

光電変換部は、具体的にはＩＴＯ（透明電極）／ａ−Ｓ
ｉ　：Ｈ／Ｐｔ−Ｃｒ　（電極）のサンドイッチ構造と
なっており、分離された光電変換セルは、センサ基板１
上に設けられた集積回路３のシフトレジスタとスイッチ
素子によってシリアル信号に変換される。このとき、走
査用のクロックパルスはＩ　ＭＨｚであり、１ラインの
読み取り時間は５■Ｓである。

このような画像入力装置に用いられるイメージセンサの
性能は、光電変換部の面積、光の強さ　入射光の照射時
間及び光電変換効率（光の利用率）等によって決定され
、これらが高速高精細化が要求される画像入力装置の読
みとりスピードの限界を決定している。そこで、画像入
力装置の高速化を実現する方法として多種多様の方法が
考えられており、その一つとして、光電変換部のフォト
ダイオードの開口部の面積を等価的に大きくするために
、光電変換部上に集光レンズを設けるレンズ付き固体撮
像素子が提案されている。また、他の方法としては、固
体撮像素子の画素における光電変換部の開口率を向上さ
せるために、固体撮像素子の上に光電変換材料を設け、
二層構造にして固体撮像素子の上の層で光電変換を行い
、下の層で電荷転送を行う積層型固体撮像装置が提案さ
れている。

しかし、このような方法においても、固体撮像素子の性
能（読み取り速度）は、光電変換材料の性能限界で決定
され、その限界はおよそ、原稿面の照度１００　ｌｘ程
度の時、８ｄｏｔ／鰭の解像度で読み取れる１ラインの
速度は０．１　ｍｓ程度である。現状のセンサを用いた
場合でも、原稿面の照度を増すことによって、読み取り
速度を早くすることは可能であるが、この場合、光源の
大きさ、消費電力２発熱等の問題が発生し、装置の小型
化、低消費電力化等の妨げとなってく　　る　。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の画像読み取り装置では、画像読み取
り感度は固体撮像素子の光電変換材料により大幅な特性
の改善が期待できないこと、電荷転送部と光電変換部を
積層化することによって開口部を拡大した固体撮像素子
や、光電変換部上に集光レンズを設けた固体撮像素子の
場合においても、感度の向上は数十％程度であること、
等の理由により、解像度を向上させるためには、読み取
り速度を低下させる必要がある。

そこで、解像度を維持し、さらに読み取り速度を維持す
るためには、原稿面の照度を上げる、方法かあるが、こ
の場合は装置か大きくなり、消費電力も大きくなる等の
問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、高解像度の画像読み取りを高速で行
うことができ、且つ装置構成の小型化及び低消費電力化
をはかり得る画像読み取り装置を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の骨子は、光源とセンサをアレイ状に配置して一
体化すると共に、光源からの光量及び被写体からの反射
光の光量を増やす手段として、二次電子の増倍作用を利
用したことにある。

即ち本発明は、主基板とこの主基板に対向配置された透
明基板との間に、光源と画像読み取りセンサを形成して
なる光源一体型画像読み取り装置であって、前記光源を
、前記主基板の前記透明基板側に複数個形成された尖頭
部を有する陰極と、該陰極に対向して前記透明基板上に
それぞれ形成された蛍光体層と、前記陰極と蛍光体層と
の間に配置され、絶縁層を介して積層形成された第１の
二次電子増倍電極とから構成し、また前記画像読み取り
センサを、前記蛍光体層に隣接して前記透明基板上にそ
れぞれ形成された透明電極と、該透明電極上に形成され
た光電変換層と、該光電変換層に対向して前記主基板上
に形成され陽極と、前記蛍光体層と陽極との間に配置さ
れ、絶縁層を介して積層された第２の二次電子増倍電極
とから構成するようにしたものである。

（作用） 本発明によれば、半導体の微細加工技術等を用いて作製
された超小型の冷陰極から放射された電子を蛍光体層の
照射することにより蛍光体層を発光させることができ、
この光により被写体に照明する。このとき、二次電子増
倍電極に電圧を印加することで、電子の増倍を行い大き
な電流を得ることができ、被写体面の照度を上げること
が可能となる。

また、被写体からの反射光は光電変換層に照射されて電
子に変換され、陽極で検出される。

このとき、二次電子増倍電極に電圧を印加することで、
充電変換膜から発生した光電子の収集と増幅を行い、高
い感度で被写体像の検出が可能となる。なお、陽極の電
位は光電変換層、第２の二次電子増倍電極より高電位に
し、蛍光体の電位は陰極、二次電子増倍電極に対して高
電位にすればよい。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係わる画像読み取り装
置の概略構成を示す平面図、第２図（ａ）は第１図の矢
視Ａ−Ａ方向（主走査方向）の断面図、第２図（ｂ）は
第１図の矢視Ｂ−Ｂ方向（主走査方向）の断面図、第２
図（Ｃ）は第１図の矢視Ｃ−Ｃ方向（副走査方向）の断
面図である。

第１図及び第２図（Ｃ）に示すように、主基板１１とガ
ラス基板（透明基板）１２がフレーム（枠体）１３に取
り付けられ、基板１１．１２が対向配置されている。基
板１１とガラス基板ユ２との間には、分離体１４が設け
られており、フレーム１３内が２つに分離されている。

分離された一方には光源部２０が設けられ、他方には光
センサ部３０が設けられている。

光源２０は、′！Ｊ２図（ａ）（ｃ）に示すように構成
されている。即ち、基板１１上に主走査方向に沿って複
数個の冷陰極２１が設けられている。

冷陰極２ユの回りには、基板１１上に絶縁層２２を介し
て引き８し電極２３が形成されている。引き出し電極２
３よりもガラス基板１２側には絶縁層２４を介して９層
の第１の二次電子増倍電極２５が積層形成されている。

二次電子増倍電極２５のガラス基板１２側には、絶縁層
２４を介して加速電極２６が形成されている。

また、ガラス基板１２上には、冷陰極２１に対向する位
置に蛍光体２８が形成され、この蛍光体２８の上には蛍
光体２８０発光の拡散を防止するためにバックメタル２
７が形成されている。

そして、冷陰極２１から放射された電子はりき出し電極
２３により引き出された後、二次電子増倍電極２５によ
り増倍され、さらに加速電極２６により加速されて蛍光
体２８に照射される。この電子照射により蛍光体２８が
発光し、蛍光体２８からの光はセルホックレンズ１６を
通して原稿（被写体）１７に照射されるものとなってい
る。

光センサ部３０は第２図（ｂ）　（ｃ）に示すように構
成されている。即ち。ガラス基板１２上に前記蛍光体２
８に対応して透明電極３１が形成され、この透明電極３
１上に光電変換膜３２が形成されている。光電変換膜３
２よりも基板１１側には、集束電極３３．絶縁層３４及
び第２の二次電子増倍電極３５が形成されている。ここ
で、集束電極３３は加速電極２６、絶縁層３４は絶縁層
２４、第２の二次電子増倍電極３５は第１の二次電子増
倍電極２５に相当しており、同様の構成となっている。

また、基板１１上には、光電変換膜３２に対向する位置
に陽極３６が形成されている。

そして、前記蛍光体２８からセルホックレンズ１６を介
して原稿１７を照明して得られる原稿１７上の画像情報
（反射光）は、再びセルホックレンズ１６を介して光電
変換膜３２に照射される。この光照射により光電変換膜
３２で発生した光電子は、集束電極３３によって集めら
れ、二次電子増倍電極３５によって増倍され、最終的に
陽極３６によって電気信号として取り出されるものとな
っている。

次に、上記構成された光源一体型画像読み取り装置の各
部の詳細について説明する。

第３図は、本実施例に用いた冷陰極２１の製造工程を示
す断面図である。冷陰極の形成には、シリコンの異方性
エツチング技術を用いている。まず、第３図（ａ）に示
すように、面方位（１００）のｎ型Ｓｉ基板４１上にＳ
ｉＮｘ膜４２とＷ薄膜４３からなるエツチング用マスク
（厚さ約４μ−）を形成する。このとき、ＳｉＮ、Ｈの
成膜とＷの成膜は、スパッタ法により行った。その後、
第３図（ｂ）に示すように、フォトマスク４４を用いた
ウェットエツチングにより、Ｗ薄膜４３及びＳｉＮｘ膜
４２を所望の形状に加工する。

次いで、第３図（Ｃ）に示すように、異方性エツチング
液を用いてＳｉ基板４１を選択エツチングし、ピラミッ
ド状の冷陰極２１を形成する。異方性エツチング液には
、エツチング速度がおよそ３μｓ／ｈ程度になるような
ＫＯＨ。

ＩＰＡ及び水の混合液を用いた。

次いで、第３図（ｄ）に示すように、ピラミッド状の冷
陰極２１を形成するために用いたマスクをそのまま用い
て、絶縁層２４となるＳｉＯｘ膜４５と、引き出し電極
２５となるＴｉ１ｉ４６を電子ビーム蒸着法により交互
に成膜した。その後、第３図（ｅ）に示すように、超音
波洗浄器により前記のマスクを除去した。

次いで、前記の異方性エツチング液と、フッ酸によって
冷陰極の最終加工を行い、冷陰極２１の先端の極率半径
が０．１層画程度になるようにした。なお、本実施例で
は、ＳｉＯｘ膜４５の厚みは５μ■、Ｔｉ膜４６の厚み
は０．５μ■にした。

第４図に、前記光源部２０に用いた二次電子増倍部の構
造を示す。二次電子増倍部は、光源の輝度を決定する重
要な構成要素であり、要求される電流を得るために、こ
の部分の入出力特性である電流の入出力比が重要となっ
て（る。

一般に、個別電極で構成される二次電子増倍素子の利得
Ｇｔは、増倍段数Ｎと、各段での利得Ｇｓと、二次電子
増倍素子の収集効率Ｃｉに依存している。従って、二次
電子増倍素子の総合利得は以下の式で表される。

Ｇｔ−Ｃｉ　・ＧｓＮ　　　−（１） 工業的な経済性を考えると、増倍段数Ｎが少ないことが
要求される。ところで、各段の利得Ｇｓは、二次電子放
出効率δと、二次電子増倍電極の構造により決定される
伝達効率Ｅの積で決定されるため次の式を得る。

Ｇｓ−δ拳Ｅ　　　　　　・・・　（２）ここで、二次
電子放出効率δは、二次電子増倍電極に入射する一次電
子によって発生する平均的な二次電子の数を示している
。従って、効率を向上し、経済性を向上させるためには
、二次電子放出効率δの大きな二次電子増倍電極を用い
ることが必要である。

上記した内容に基づいて、第４図に示すような二次電子
増倍部を用いた。二次電子増倍部は、二次電子増倍電極
２５に通常の軟鋼板を用い、電子が通り抜けるための所
望の大きさの穴５１を開けた後に、二次電子放出効率の
優れているＭｇ０５２を表面にコートし、絶縁層２４を
介して９層になるように積層した（図では一部省略）。

二次電子増倍電極２５と絶縁層２４の積層は、絶縁材料
に低融点ガラスフリットを用い、電極間距離を一定に保
つために、所望の絶縁体膜厚となるように、ガラスフリ
ット材料よりも高融点のガラスピーズを混合し、ガラス
ピーズが溶融せずにガラスフリット材料のみが溶融する
程度の高温で加圧接着を行った。加速電極２６も同様に
、所望の耐電圧が得られるような膜厚の絶縁材料を用い
て絶縁層２４を介して積層した。このとき、二次電子増
倍電極２５の位置合わせは、最上部或いは最下部となる
電極に位置決め用のビンを設け、このビンを用いて、各
二次電子増倍電極２５に予めフォトリソグラフィによっ
て正確に穴開けされた位置決め用の穴を合わせて、絶縁
層２４を介して積層することで位置合わせを行った。第
５図に、本実施例で用いた二次電子増倍部の代表的な特
性を示す。

加速された電子の照射によって発光する蛍光体２８は、
ガラス基板１２上に所望の膜厚となるように、代表的な
蛍光体材料で発光波長のピークが　５５５ｒｖである（
Ｚｎ、Ｃｄ）Ｓ　：　Ｃｕ。

ＡＩをＰＶＡなとのバインダを用いて、スピンコード法
によって均一な膜厚になるように成膜し定着させた。こ
の蛍光体２８の上には、光の拡散を防止するための、バ
ックメタル２７になるアルミニューム膜を蒸着法により
成膜した。

ここで、二次電子増倍電極２５に用いた電極材料は一般
に広く用いられている軟鋼板を用いたが、従来の真空管
の電極材料と同様に、放出ガスが少なく、耐熱性に優れ
、イオン衝撃に強い、酸化され難い、仕事関数が小さい
等の条件を満足する材料であればいずれの材料でもかま
わない、具体的には、純鉄、水素処理鋼、Ｗ。

Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｍｏ、Ｃｕ、　　ステンレス鋼等の材
料がある。また、二次電子放出効率を向上させるために
電極の表面をコートしたＭｇＯは、ＬｉＦ、ＮａＦ、Ｎ
ａＣ１）、ＮａＢｒ、ＫＣｉｔ。

ＲｂＣ１，ＣｓＣ１，ＳｒＯ，Ｂａｄ、Ａｇ−Ｍｇ、Ｃ
ｕ−Ｂｅ、ＭｇＦ２．Ｐｂ、Ｓｂ。

Ｃｓ、Ａｓ等の材料を用いることも可能である。

蛍光体材料の選択は、蛍光体固有の発光波長があり、発
光スペクトルがシャープで単一なものや、ある帯域をも
って発光するものもある。

そこで、光センサの特性と整合をとることが重要になる
。また、カラー画像を読み取るためには、光源の波長を
切り替える方式もあり、例えば、赤、青、緑の光源を切
り替える方式においては、共通の電子源を用いて、それ
ぞれの蛍光体に電子ビームを変更して発光させることも
可能である。従って、蛍光体材料としては、発光波長に
よって異なるが、第１表に示すような材料が使用可能で
ある。

第１表 次に、第６図を用いて光センサ部３０の作製方法をにつ
いて説明する。光センサ部２０の光電変換部は、ガラス
基板１２上に代表的な透明電極であるＩＴＯ膜をＥＢ蒸
看法により成膜して透明電極３１とした。この透明電極
３１上に、可視光に主感度を有する光電変換特性に優れ
たＡｇ　　Ｃｓ膜を蒸着法により成膜し、光電陰極（光
電変換膜）６１を形成した。このとき、真空への光電子
放出効率を改善するために、Ｃｓ薄膜を蒸着法により成
膜し、第２層目の光電陰極薄膜６２を光電陰極６１の上
に成膜し、充電変換膜３２の特性の改善をはかった。

集束電極３３．絶縁層３４及び二次電子増倍電極３５の
積層は、前述の二次電子増倍部の作製方法と同様の方法
で行った。この部分での光電子の増倍利得は、第５図に
示す特性とほぼ同様の特性になるように、二次電子増倍
電極３５の材料１表面のコート材料及び電極の段数等を
考慮して設計すればよい。二次電子増倍部で増倍された
光電子を電気信号に変換するために、Ｓｉ基板６３上に
ＥＢ蒸看法により、５ｉ０２による絶縁膜６４を成膜し
、その上に、アルミニューム薄膜による陽極３６を成膜
した。陽極３６は、画素毎に分離して走査回路（図示せ
ず）に接続を行い、複数の陽極３６からの並列信号をシ
フトレジスタ等（図示せず）によりシリアル信号に変換
し″て出力するものとした。ここで、充電変換膜材料に
は、Ａｇ−Ｃｓを用いたが、光電変換膜としては、その
材料によって吸収波長が異なるため、光源の蛍光体材料
の特性と整合を取る必要がある。可視光領域で用いるこ
とができるものとして、ＺｒｚＳｉＯ４［Ｍｎコ。

ＺｎＳ　［Ａｇｌ　＋　（Ｚｎ、Ｃｄ）ｓ　　［Ａｇｌ
　。

ＣａＷＯ，ｔ　、ＺｎＯ［Ｚｎ］　、Ｙ２　　ＳＯ２［
Ｅｕ］　、Ｙ２０＊　　［Ｅ　ｕコ等があり、第２表に
示す材料が使用可能である。

第２表 なお、前記の光源部２０と光センサ部３０は、基板１１
．１２及びフレーム１３によって１０−６Ｔｏｒｒ程度
の真空雰囲気に封止する。また、画像読み取り装置とし
て用いるために、原稿ニア上の画像情報を、セルホック
レンズ１６によって、光源部２０の蛍光体面と光センサ
部３０の光電変換膜面の位置に結像させる。

次に、本装置の動作について詳細に説明する。

第７図に、本装置に駆動回路、出力アンプ等を接続した
回路構成図を示す。同図で、光源部２０は、第２図（ａ
）（Ｃ）に示された構成によるもので、冷陰極２１．二
次電子増倍電極２５及び蛍光体２８等から構成されてい
る。同様に、光センサ部３０は、第２図（ｂ）　（ｃ）
に示した光電変換膜３２．二次電子増倍電極３５及び陽
極３６等によって構成されている。光源部２０．光セン
サ部３０は、それぞれ主走査方向の解像度と読み取り原
稿幅に対応して画素ピッチ、画素サイズが決定されてい
る。

光センサ部３０で変換された画像信号は、走査回路によ
りシリアルデータに変換され、増幅器７４を介して出力
されている。走査回路は、各画素に接続されたスイッチ
素子７２と、信号を転送するためのシフトレジスタ７３
から構成されており、これらのスイッチ素子７２とシフ
トレジスタ７３には、一般に使用されているＢｉ−ＣＭ
Ｏ８のＩＣを用いた。光センサ部３０においては、二次
電子増倍部に必要な１８００ＶｏＨの直流電圧と、冷陰
極に必要な３００Ｖｏｌｔの電圧は電源７１から供給し
、光源部２０にも同様の電圧を供給した。また、信号の
走査部には、ＩＣの駆動に必要な直流電圧として５〜１
５Ｖｏｌｔの電圧を供給し、同時にパルス信号発生回路
７５からパルス信号も供給した。

第８図に、光センサ部３０の電気接続図を示す。光電陰
極にで発生した光電子は、集束電極Ｇによって二次電子
増倍電極の第１番目の電極に誘導され、それ以降の電極
に衝突する度に電子が増倍される。そして、各二次電子
増倍電極によって増倍された光電子は、陽極Ｐに収集さ
れ電気信号として取り出される。二次電子増倍部の入出
力特性の利得、直線性は、各電極に供給する電圧によっ
て制御が可能であり、通常は、中間に位置する電極の電
圧を制御することで特性の制御を行っている。つまり、
電極間に増倍作用が最適となるような値の抵抗器７６を
接続して、部分分割電圧制御を行う。このように、部分
分割電圧制御方式を採用することで、二次電子増倍電極
の全電極を真空封止体外部に引き出す必要がなく調整用
抵抗器７７のみ外付けすることで特性の調整に対応でき
る。真空封止体外部への引き出し端子が少ないことは、
この真空封゛止体の真空度を長時間維持することを寄与
する。

従って本実施例では、第８図に示すように、二次電子増
倍電極に供給する電圧は、電源電圧を抵抗器７６により
分圧し、各電極の供給電圧としている。、このため、抵
抗器７７を調整することでこの素子の特性を制御した。

同様に、光源部で用いた二次電子増倍部の制御も抵抗値
を調整することで特性を決定した。

このように本実施例によれば、光源部２ｏに冷陰極２１
を用い、この冷陰極２１から放射された電子を蛍光体２
８に照射して蛍光体２８を発光させているので、蛍光体
２８の選択により原稿１７に照射すべき光として必要な
波長が容易に得られる。しかも、冷陰極２１から放射さ
れた電子を光電子増倍電極２５により増倍しているので
、蛍光体２８に照射される電子の量を増やすことができ
、これにより光源部２０の輝度を大きくすることができ
る。

また、光センサ部３０として光電変換膜３２を用い、こ
の光電変換膜３２から放出された電子を光電子増倍電極
３５により増倍し、陽極３６でこの電子を検出している
ので、通常の固体デバイスでは得られないような超高感
度を実現することができる。従って、光源への負担は軽
減できる。そのうえ、二次電子増倍素子は、直線性がよ
いので、多階調の読み取りにも対応ができる。このよう
な理由から、高解像度の画像読み取りを高速で行うこと
ができ、さらに構成の小型化及び低消費電力化をはかる
ことができる。

第９図は本発明の第２の実施例の概略構成を示す断面図
である。なお、第１図及び第２図（Ｃ）と同一部分には
同一符号を付して、その詳しい説明−は省略する。

この実施例が先に説明した第１の実施例と異なる点は、
二次電子増倍部として複数層の電極の代わりに、マルチ
チャンネルプレートを用いたことにある。即ち、光源部
２ｏにおいては、引き出し電極２３と加速電極２６との
間に、マルチチャンネルプレート８１が設けられており
、このマルチチャンネルプレート８１の両面に電極８２
が設けられている。この場合、電極８２に電圧を供給す
ることで、電子が増倍される。

そして、マルチチャンネルプレート８１で増倍された電
子は、先の第１の実施例と同様にガラス基板１２上に形
成された蛍光体２８に照射されるものとなっている。

また、第９図に示すように、光センサ部２゜においても
、上と同様にマルチチャンネルプレート８３が設けられ
ており、このマルチチャンネルプレート８３の両面に設
けられた電極８４に電圧を供給することで、電子が増倍
される。

そして、増倍された電子は、先の実施例と同様に陽極３
６によって電気信号として取り出されるものとなってい
る。

第１０図に、本実施例で用いたマルチチャンネルプレー
トの構造を示す。マルチチャンネルプレートは、第１０
図（ａ）に示すように、多数の微細な穴を持った絶縁性
の構造材料で形成されたプレートである。微細な穴の中
は、水素還元処理等を行って、表面に二次電子増倍効果
の大きな金属材料が析田されている。そして、両面の電
極に電圧を供給すると、第１０図（ｂ）に示すように、
電界の方向に沿って電子が増倍されるものである。この
ようなマルチチャンネルプレートは、二次電子増倍電極
を絶縁体を介して積層したものと比較して、電極が２つ
になるので電圧供給が容易にできること１位置合わせ不
要であること、端子数が減ること、構造が簡単などの特
徴があるが、半面、特性の制御ができない、利得が小さ
い１画素の分離手段が必要になる等の欠点もある。従っ
て、あまり高感度が必要とされない応用分野においては
、本方式％式％ 第１１図及び第１２図は本発明の第３の実施例を説明す
るためのもので、第１１は冷陰極部分を示し、第１２図
は光源部を示している。この実施例は、カラー画像を読
み取るための光源一体型画像読み取り装置である。

第１１図（ａ）は電子発生冷陰極の構造断面であり、冷
陰極２１．絶縁体２２及び引き出し電極２３は、前記第
３図に示した方法等によって得られたものである。第１
１図（ｂ）は、従来のモノクロ画像を読み取るための電
子発生用冷陰極の引き出し電極の構造である。第１１図
（Ｃ）は、カラー用に従来の電極を４つに分割したもの
であり、電極２３ａ、２３ｂ、２３ｃ。

２３ｄに適当に電界を印加することで電子ビームを偏向
させ、所望の蛍光体に電子を照射する。

また、第１２図は光源一体型画像読み取り装置の光源部
分の概略断面図であり、蛍光体２８はそれぞれＲ−Ｇ−
Ｈの発光が行われるように、主走査方向にストライブ状
に分離して形成した。

蛍光体２８に電子を照射するタイミングと、画像情報を
読み取るタイミングとを適当に制御することでＲＧＢの
順次信号が得られる。これにより、カラー画像の読み取
りも可能となる。本実施例では、ＲＧＢの蛍光体を分割
してストライプ状に形成したが、蛍光体のそれぞれの粒
子を多層化し、電子の加速電圧によって発光色を変えて
カラーに対応することも可能である。

第１３図は、本発明の第４の実施例の概略構成を示す断
面図である。なお、第２図（ｃ）と同一部分には同一符
号を付して、その詳しい説明は省略する。この実施例は
、先の第１の実施例におけるセルホックレンズをモジュ
ールに内蔵することで完全密着型の画像読み取り装置を
実現したものである。

基本構成は、第２図（ｃ）に示すものと同一である。即
ち、冷陰極２１で発生した電子は、弓き出し電極２３に
より引き出され、二次電子増倍電極２５により増倍され
、加速電極２６によって加速され、蛍光体２８に照射さ
れる。ここで、蛍光体２８は分離体１４左側（光源部側
）ではなく、右側（光センサ側）に設けられており、そ
の中央部には開口が設けられている。加速電極２６は分
割された電極（図では省略）を有し、分割電極に所定の
電圧を印加することによって、電子が曲げられるものと
なっている。

また、セルホックレンズ１６は光源部側に配置されてお
り、この上に第２図（Ｃ）と同様に透明電極３１．光電
変換膜３２．集束電極３３．絶縁層３４．二次電子増倍
電極３５及び陽極３６等が設けられている。

このような構成においては、冷陰極２１から放射された
電子は光電子増倍部により増倍されたのち、加速電極２
６により曲げられて蛍光体２８に照射される。蛍光体２
８の発光により原稿１７は照明され、その反射光はこの
蛍光体２８の開口部を通り抜け、セルホックレンズ１６
によって充電変換膜３２に集光される。そして、充電変
換膜３２から放出された電子は、二次電子増倍部を経て
、陽極３６で電気信号に変換される。

以上のように、セルホックレンズ等の集光手段を内蔵す
ることによって、光源一体型画像読み取り装置を装置に
組み込む際の調整部分を減らすことができる。この例で
は、集光手段にセルホックレンズを用いたが、他の集光
手段を用いてもよい。また、集光手段を用いずに原稿と
光源、充電陰極を密接させることで完全密着化を行うこ
ともできる。

第１４図は本発明の第５の実施例の概略構成を示す断面
図である。なお、第２図（Ｃ）と同一部分には同一符号
を付して、その詳しい説明は省略する。この実施例では
、光電変換部から得られた光電子を電気信号に変換せず
に蛍光体に照射して、光の像として信号を得るようにし
た。

本実施例は、原稿上の画像情報を読み取った後に、電気
信号に変換することなく、電子写真方式のプリンタの感
光ドラム上に、光信号として画像を形成する複写機に応
用するものである。

第１４図で、原稿面上の画像情報（反射光）は、光電変
換膜３２に集光され、光電子に変換された後に、二次電
子増倍電極３５を経て蛍光体９１に照射される。蛍光体
９１で発生した光像は、レンズ９２を通して感光ドラム
９３上に結像され、これにより静電潜像が得られる。以
上のように構成することで、画像の読み取りと、感光ド
ラムへの静電潜像の形成が一つのモジュールで行うこと
ができるため、電子複写機の装置構成が小型化できる等
のメリットがある。また、第１４図の構成で波長変換も
可能である。

光源の波長と蛍光体の発光波長を変えることで、赤外−
可視、紫外−可視等の変換も可能である。

なお、本発明は上述した各実施例に限定されるものでは
ない。実施例では、冷陰極として、ピラミッド形状に加
工したＳｉを用いたが、表面伝導を用いたものや、絶縁
物を介して電界を印加したときに発生する電子等を用い
ることも可能である。また、枠体に各電極端子を設け、
コネクタによって電気信号線を接続する。さらに、枠体
には、装置に組み込む際にセンサの位置合わせが容易と
なるように位置決め用の穴を明ける等の改善も可能であ
る。また、本発明装置では、モジュールを真空封止する
ため、真空度の維持と高真空化が必要である。そこで、
Ｔｉ、Ｗ等を電極材料に使うことでゲッタリング効果に
よって高真空を実現、維持することができる。その他、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことが出来る。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、光源部と画像読み
取りセンサをアレイ状に配置して一体化すると共に、光
源からの光量及び被写体からの反射光の光量を増やす手
段として、二次電子の増倍作用を利用しているので、高
解像度の画像読み取りを高速で行うことができ、且つ装
置構成の小型化及び低消費電力化をはかり得る画像読み
取り装置を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わる光源一体型画像
読み取り装置の概略構成を示す平面図、第２図は第１図
の各部矢視断面図、第３図は上記実施例に用いた冷陰極
の製造工程を示す断面図、第４図は上記実施例に用いた
二次電子増倍部の具体的構成を示す断面図、第５図は上
記二次電子増倍部の特性を示す図、第６図は上記実施例
に用いた光センサ部の具体的構成を示す断面図、第７図
は本装置の動作を説明するための回路構成図、第８図は
光電変換部の電気的接続を示す回路構成図、第９図は本
発明の第２の実施例の概略構成を示す断面図、第１０図
は第２の実施例に用いたマルチチャンネルプレートの構
造を示す図、第１１図及び第１２図は本発明の第３の実
施例の概略構成を示す図、第１３図は本発明の第４の実
施例の概略構成を示す断面図、第１４図は本発明の第５
の実施例の概略構成を示す断面図、第１５図は従来の画
像読み取り装置の概略構成を示す斜視図である。 １１・・・主基板、 １２・・・ガラス基板（透明基板）、 １３・・・フレーム、 １４・・・分離体、 １６・・・セルホックレンズ、 １７・・・原稿、 ２０・・・光源部、 ２１・・・冷陰極、 ２２・・・絶縁層、 ２３・・・引き出し電極、 ２４．３４・・・絶縁層、 ２５・・・第１の二次電子増倍電極、 ２６・・・加速電極、 ２８・・・蛍光体、 ３０・・・光センサ部、 ３１・・・透明電極、 ３２・・・充電陰極（光電変換膜）、 ３・・・集束電極、 ５・・ 第２の二次電子増倍電極、 ３６・ 陽極。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）主基板とこの主基板に対向配置された透明基板と
   の間を真空にして、光源と画像読み取りセンサを形成し
   てなる画像読み取り装置であって、 前記光源は、前記主基板の前記透明基板側に複数個形成
   された尖頭部を有する陰極と、該陰極に対向して前記透
   明基板上にそれぞれ形成された蛍光体層と、前記陰極と
   蛍光体層との間に配置され、絶縁層を介して積層形成さ
   れた第１の二次電子増倍電極とからなり、 前記画像読み取りセンサは、前記蛍光体層に隣接して前
   記透明基板上にそれぞれ形成された透明電極と、該透明
   電極上に形成された光電変換層と、該光電変換層に対向
   して前記主基板上に形成され陽極と、前記蛍光体層と陽
   極との間に配置され、絶縁層を介して積層された第２の
   二次電子増倍電極とからなることを特徴とする画像読み
   取り装置。
2. （２）前記光源は、前記陰極と第１の二次電子増倍電極
   との間に、前記陰極から放射された電子を第１の二次電
   子増倍電極側に引き出すための引き出し電極を設け、且
   つ前記蛍光体層と第１の二次電子増倍電極との間に、第
   １の二次電子増倍電極により増倍された電子を加速する
   ための加速電極を設けたものであることを特徴とする請
   求項１記載の画像読取り装置。
3. （３）前記画像読取りセンサは、前記光電変換層と第２
   の二次電子増倍電極との間に、前記光電変換層から放出
   された電子を集束するための集束電極を設けたものであ
   ることを特徴とする請求項１記載の画像読取り装置。
4. （４）前記陽極の代わりに蛍光体を用い、この蛍光体の
   発光を光センサで検出、又は所定の電子機器に導くこと
   を特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
5. （５）主基板とこの主基板に対向配置された透明基板と
   の間を真空にして、光源と画像読み取りセンサを形成し
   てなる光源一体型画像読み取り装置であって、 前記光源は、前記主基板の前記透明基板側に一方向に沿
   って複数個形成され、電界の印加により電子を放射する
   尖頭部を有する陰極と、該陰極に対向して前記透明基板
   上にそれぞれ形成され、該陰極からの電子の照射により
   発光し前記透明基板を通して被写体を照明する蛍光体層
   と、前記陰極と蛍光体層との間に配置されると共に絶縁
   層を介して積層形成され、前記陰極から放射された電子
   を増倍する第１の二次電子増倍電極とからなり、 前記画像読み取りセンサは、前記蛍光体層に隣接して前
   記透明基板上にそれぞれ形成された透明電極と、該透明
   電極上に形成され、前記透明基板を通して前記被写体か
   らの反射光を受光して電子を放出する光電変換層と、該
   光電変換層に対向して前記主基板上に形成され、該光電
   変換層から放出された電子を検出する陽極と、前記蛍光
   体層と陽極との間に配置されると共に、絶縁層を介して
   積層され、前記光電変換層から放出された電子を増倍す
   る第２の二次電子増倍電極とからなることを特徴とする
   画像読み取り装置。