JPH0685225A

JPH0685225A - イメ−ジセンサ

Info

Publication number: JPH0685225A
Application number: JP4251920A
Authority: JP
Inventors: Masao Funada; 雅夫舟田; Junji Okada; 純二岡田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】マイクロレンズを用いることなく効率よく集
光でき開口率の向上を図る。【構成】受光素子１の間に設けられた突状共通電極４
と、この突状共通電極４を覆う第１の透光層５と、各受
光素子１よりやや大きめの矩形を有し且つ各受光素子１
の間に間隙が生じて第１の透光層５が臨まれるようにこ
の第１の透光層５を覆う第２の透光層６とから導光路が
形成され、第１の透光層５に入射した光は、第１の透光
層５と第２の透光層６との境界面及び第１の透光層５と
突状共通電極４との境界面で反射を繰り返しながら第１
の透光層５内を受光素子１側へ伝搬してゆき、最終的に
は受光素子１へ入射することとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ、電子複
写機等の画像読取り部に使用されるイメ−ジセンサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のイメ−ジセンサとして
は、シリコン・ウェハ−を用いたものがあるが、このよ
うなイメ−ジセンサにおいては、画像信号の垂直及び水
平方向の走査を行う走査回路を形成するアルミ配線等の
占有面積によりフォトダイオ−ドの設置面積が制約され
る関係から、イメ−ジセンサの開口率を光学的に向上さ
せることが行われている。例えば、特開昭５９−９４４
５６号公報には、イメ−ジセンサの基板上に、有機材料
からなるレンズ形成用薄膜を着膜し、フォトリソグラフ
ィ法により各受光部上に集光用のマイクロレンズを形成
し、このマイクロレンズにより原稿からの反射光を効率
よく集光して開口率の向上を図ったものが示されてい
る。

【０００３】上述のように集光レンズを用いる場合、例
えば、イメ−ジセンサを構成する受光素子一つ当りの受
光面積を１０×１０μｍ² 程度に設定し、この上部に２
μｍの膜厚で半球状のマイクロレンズを形成したとする
と、見掛け上の開口率は約１．５倍程度に向上すること
が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一次元
のイメ−ジセンサにこのようなマイクロレンズを用いる
場合、例えば、４００ｄｐｉ密着イメ−ジセンサを例に
採ると、受光部面積は５０×５０μｍ² 程度の大きさと
なるので、半球状のレンズの膜厚としては、１０μｍ程
度が望ましいが、上述のマイクロレンズを形成する際に
用いられるフォトリソエッチング等従来の成形技術で
は、１０μｍ程の膜厚でしかも半径方向の曲率が一定の
マイクロレンズを再現性よく製造することは困難である
という問題があった。

【０００５】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、マイクロレンズを用いることなく受光素子へ効率よ
く集光ができ、実質的に開口率を向上することが可能な
イメ−ジセンサを提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明に係るイメ−ジセンサは、複数の受光素子を有
してなるイメ−ジセンサにおいて、前記複数の受光素子
の間に入射する原稿からの反射光を受光素子へ導く導光
路を前記受光素子の間に配してなるものである。

【０００７】

【作用】原稿からの反射光の内、受光素子から逸れて、
受光素子の間に進入してきた光は、導光路を介して受光
素子へ導かれるので、受光素子における集光効率が向上
することとなるものである。

【０００８】

【実施例】以下、図１乃至図３を参照しつつ、本発明に
係るイメ−ジセンサについて説明する。ここで、図１は
本発明に係るイメ−ジセンサの縦断面図、図２は図１に
示されたイメ−ジセンサの平面図、図３は図１に示され
たイメ−ジセンサにおける導光路の作用を説明する説明
図である。このイメ−ジセンサは、例えば、フォトダイ
オ−ド等の受光素子１をマトリクス状に複数配設してな
るもので（図２参照）、受光素子１はガラス基板２の上
に設けられている。また、この受光素子１を覆うように
層間絶縁膜３が設けられ、さらに、この層間絶縁膜３上
には受光素子１と受光素子１との間に位置するように突
状共通電極４が設けられている。さらに、この層間絶縁
膜３及び突状共通電極４を覆うようにパシベ−ション膜
としての第１の透光層５が設けられ、この第１の透光層
５の上には第２の透光層６が、隣接する第２の透光層６
との間に生ずる間隙が丁度先の突状共通電極４に位置す
るように設けられている。そして、本実施例において
は、上述した突状共通電極４、第１の透光層５及び第２
の透光層６により導光路が形成されている。

【０００９】次に、このイメ−ジセンサの製造プロセス
について説明する。先ず、ガラス基板２の上面に、スパ
ッタリング法によりクロム（Ｃｒ）を着膜し、フォトリ
ソエッチングにより受光素子１の下部電極７を形成す
る。次に、この下部電極７の上面にＣＶＤ法によりａ−
Ｓｉ（アモルファスシリコン）からなるｎ⁺層８を着
膜、形成し、続いてｉ層９を着膜形成する。

【００１０】次に、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）電
極１０を着膜、形成し、フォトリソエッチングによって
パタ−ニングを行うことによって受光素子１が完成す
る。続いて、ＩＴＯ電極１０の上に例えばポリイミドを
着膜して層間絶縁膜３を形成し、さらに、このＩＴＯ電
極１０上に例えば、アルミニウムを着膜し、受光素子１
のＩＴＯ電極１０が臨まれるようにフォトリソエッチン
グによりパタ−ニングを行い、図１に示されるように各
受光素子１の間において、その断面が上方向（図１にお
いて紙面上方向）に突状の突状共通電極４を形成する。
このパタ−ニングは、フォトレジストの露光時にパタ−
ンエッジがぼけるようにマスクを僅かに浮かせながらギ
ャップ露光することによって、突状のレジストパタ−ン
が形成され、その後、このレジストパタ−ンをマスクと
してエッチングすることにより既述したように断面形状
が突状の突状共通電極４が得られる。

【００１１】続いて層間絶縁膜３及び突状共通電極４を
覆うように透明部材（詳細は後述）を着膜、パタ−ニン
グして第１の透光層５を形成する。そして、この第１の
透光層５上には、第１の透光層５をなす透明部材より屈
折率が小さな透明部材（詳細は後述）を着膜、パタ−ニ
ングして第２の透光層６を形成する。この第２の透光層
６のパタ−ニングは、受光素子１よりやや大きめの矩形
に形成し（図２参照）且つその周縁部分が第１の透光層
５を介して突状共通電極４の斜面に沿った部位を覆うよ
うに行う。

【００１２】ここで、上述した第１及び第２の透光層
５，６を形成する透明部材としては、例えば、ｐｏｌｙ
−Ｓｉ（3.4 ）、ＳｉＯ2 （1.4 ）、ＳｉＮｘ（2.0
）、ポリイミド（1.7 ）、シリコン（1.4 ）、アクリ
ル（1.6 ）、Ｃｒ3 Ｏ3 （2.3 ）、ＴｉＯ2 （2.3 ）等
が好適である。尚、括弧内の数値は、その部材が有する
屈折率を示している。そして、第１の透光層５の屈折率
をｎ１、第２の屈折率をｎ２と、それぞれ定義すると、
第１及び第２の透光層５，６をなす部材は、ｎ１＞ｎ２
となるように選定される必要がある。

【００１３】尚、有機材料（例えば、ポリエチレン、ア
クリル樹脂、ノボラック樹脂、ポリエチレン、メタクリ
ル酸メチル等）にハロゲン化アルキル基を加えたもの、
イオウ原子を加えたもの、芳香族環を加えたもの、無機
化合物を加えたもの、あるいは、単体で高屈折率を有す
るポリエチレンテレフタレ−ト、ナフタリン・ホルムア
ルデヒド樹脂、ポリエ−テルアミド等の屈折率は１．５
乃至１．９であり、これらは、特に、第２の透光層６を
なすものとして用いることができる。

【００１４】次に、上記構成における入射光の伝搬、特
に、隣接する第２の透光層６の間から第１の透光層５に
入射した光の伝搬について図１及び図３を参照しつつ説
明する。先ず、原稿（図示せず）からの反射光の内、大
半は受光素子１に直接入射するが、反射光の一部には、
第２の透光層６の間に臨まれる第１の透光層５に図１に
実線矢印で示されるように入射してくるものがある。こ
の第１の透光層５に入射した光は、第１の透光層５と第
２の透光層６との境界面及び第１の透光層５と突状共通
電極４との境界面のそれぞれにおいて後述するような条
件下で全反射され、第１の透光層５内部を受光素子１側
へ（図１においては紙面左側の受光素子１側へ）伝搬さ
れてゆき、第２の透光層６の屈曲部６ａにおいて第１の
透光層５側へ反射された光は、第１の透光層５から層間
絶縁膜３へ透過し、受光素子１へ入射することとなる。
ここで、第１の透光層５と層間絶縁膜３との境界面で反
射が生じることなく層間絶縁膜３へそのまま光が入射す
るのは、層間絶縁膜３の屈折率が第１の透光層５の屈折
率ｎ１より小さく設定されているためである。

【００１５】ここで、図３を参照しつつ第１の透光層５
と第２の透光層６との境界面における全反射について発
生条件について説明する。先ず、図３において、左右方
向に伸びる実線で示された水平線の上部を第１の透光層
５と、また、水平線の下部を第２の透光層６とする。ま
た、図３において第１の透光層５と第２の透光層６との
境界面へ入射した光（図３において符号イが付された実
線）の入射光をΘ１、反射角をφ（φ＝Θ１）、屈折角
をΘ２とすると、光学における屈折の原理に基づいてｎ
１・ｓｉｎΘ１＝ｎ２・ｓｉｎΘ２の関係式（式１とす
る。）が成立する。そして、第１の透光層５と第２の透
光層６との境界面で全反射が生ずる際の全反射角をΘc
とすると、全反射はΘ１＞Θc の条件の下で生じ、その
際の全反射角Θc は式１からΘc ＝ｓｉｎ^-1（ｎ２／ｎ
１）として求められる（式２とする。）。

【００１６】そして全反射でない場合、即ち、図３にお
いて言えば、第１の透光層５と第２の透光層６との境界
面において反射されると共に、第２の透光層６へも光が
進行する（図３において点線で表示）いわゆる表面反射
の状態において、平行偏光と垂直偏光のそれぞれについ
ての強度反射率Ｒｐ及びＲｓは、次のように求められ
る。すなわち、Ｒｐ＝（ｔａｎ² （Θ１−Θ２））／
（ｔａｎ² （Θ１＋Θ２））、Ｒｓ＝（ｓｉｎ² （Θ１
−Θ２））／（ｓｉｎ² （Θ１＋Θ２））と、それぞれ
求められる。そして、表面反射であって垂直入射光線の
場合の強度反射率Ｒは、Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）² ／（ｎ１
＋ｎ２）² と求められる。

【００１７】尚、上述の実施例においては、各ＩＴＯ電
極１０への共通電極となる突状共通電極４を第１の透光
層５が第２の透光層６と接する面と反対側に配し、第１
の透光層５と第２の透光層６との境界面で反射されてこ
の突状共通電極４と第１の透光層５との境界面へ進入し
てきた光を反射するようにしたが、この突状共通電極４
に代えて第１の透光層５より屈折率が小さな透光性部材
を配し、丁度第１の透光層５と第２の透光層６との光学
的関係と同様の状態としてもよい。また、上述の実施例
においては、２次元のイメ−ジセンサについて説明した
が、必ずしも２次元である必要はなく、１次元のイメ−
ジセンサにも適用できることはもちろんである。

【００１８】さらに、本発明は本実施例のようないわゆ
る密着型イメ−ジセンサに限られず、例えば、ＣＣＤ等
の受光部の寸法がより小さなものにも適用可能であり、
この場合、マイクロレンズと併用するようにすればより
効果的である。またさらに、本実施例においては、第２
の透光層６の上に何も着膜されない構造としたが、カラ
−フィルタを積層したり、また、カラ−フィルタを別個
の基板に設け、この別個の基板を接着剤等の接着手段に
よって第２の透光層６の上に設けるようにしてもよい。

【００１９】そのうえ、突状共通電極４の突状部分の曲
面の曲率や受光素子１に対する反射面の角度、すなわ
ち、図１に示された実施例で言えば、第１の透光層５と
第２の透光層６との境界面及び第１の透光層５と突状共
通電極４との境界面の受光素子１に対する角度、イメ−
ジセンサ全体の大きさ、さらには、イメ−ジセンサ内の
配線等の本発明の本質に直接に影響を及ぼすことのない
事項については、本実施例に示されたものに限定される
ことなく種々な変形を加えてもよいことは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明によれば、
原稿からの反射光であって受光素子の間に入射してきた
反射光を受光素子へ導くよう導光路を構成することによ
り、マイクロレンズを設けることができないような受光
面積が比較的大きな簡易な受光素子における集光効率を
簡易な構造によりマイクロレンズを設けたと同等に向上
することができる、その結果、実質的に開口率を向上さ
せ感度のよいイメ−ジセンサを提供することができると
いう効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るイメ−ジセンサの一実施例を示
す縦断面図である。

【図２】図１に示されたイメ−ジセンサの平面図であ
る。

【図３】図１に示されたイメ−ジセンサにおける光の
伝搬を説明する説明図である。

【符号の説明】

１…受光素子、４…突状共通電極、５…第１の透光
層、６…第２の透光層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の受光素子を有してなるイメ−ジセ
ンサにおいて、前記複数の受光素子の間に入射する原稿
からの反射光を受光素子へ導く導光路を前記受光素子の
間に配したことを特徴とするイメ−ジセンサ。