JPH08191371A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 照明効率の低下をもたらすことなく、解像度
の向上を図ることができるイメージセンサの構造を得
る。 【構成】 複数の受光素子２が平面上に配置された複数
の受光素子アレイを有し、前記各受光素子２を囲む隔壁
が形成された２次元イメージセンサであって、前記隔壁
は吸収性内面（遮光性隔壁１１）と光反射性外面（光反
射性隔壁１２）とを密着した筒状部材で構成され、前記
吸収性内面に囲まれた領域に対向して前記受光素子２が
配置されることにより、受光素子アレイ上に配置される
原稿の面法線に対して大きな角度をもって反射する光線
は、遮光性隔壁１１で光が吸収されるので受光素子への
入射角度を制限することができ、光反射性隔壁１２の外
側の領域を、光源から原稿面への導光路とすることによ
り、この導光路内では光が反射を繰り返しながら伝搬す
るので、光源による照明光の利用効率の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリや複写機
等における画像の読み取りに使用されている密着型のイ
メージセンサに関し、照明光の利用効率を向上させると
ともに、原稿面からの散乱光による解像度の低下を防止
することができるイメージセンサの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の密着型イメージセンサとしては、
例えば、受光素子の光電変換層をアモルファスＳｉ等で
形成し、受光素子を薄膜積層構造とすることにより、長
尺の受光素子アレイや大面積の受光素子アレイ列を作製
し、受光素子アレイを原稿に直接密着させるように配置
し、原稿面の画像からの反射光を各受光素子で読み取る
ように構成している。

【０００３】従来の密着型イメージセンサの構成につい
て、図１５を用いて説明する。図１５は密着型イメージ
センサの一部分の断面説明図であり、ガラス等の透光性
部材よりなる支持板１上に、アモルファスＳｉ等の薄膜
を積層した複数の受光素子２をライン状（図の左右方
向）に配置して受光素子アレイを形成し、各受光素子２
を機械的衝撃から保護するための透光性の保護層３で被
覆している。保護層３上には、原稿４が読み取るべき面
が受光素子２に対向するように配置されている。また、
一般に、原稿４はローラー等によって受光素子アレイに
押し付けられるが、空隙５の発生は避けがたい。原稿４
にそりやしわ等の凹凸がある場合は、特に顕著である。
支持板１の反原稿４側には、原稿４を照明するための光
源６が配置されている。また、支持板１上の適宜場所に
は、受光素子２へ電圧を印加したり、各受光素子２から
の電気信号を読み出すための駆動回路や配線が必要とな
るが、図１５では省略されている。

【０００４】次に、上記イメージセンサによる原稿画像
の読み取りについて説明する。光源６を発した照明光１
０１は、受光素子２と受光素子２´との間の支持板１及
び保護層３（ともに透光性である）を通って原稿４を照
明する。受光素子２の直上に位置する原稿４の読取画素
Ａで反射する光線１０２は受光素子２に到達し、光電変
換されて反射光に応じた電気信号として読み取られる。

【０００５】上記のような構造のイメージセンサにおい
ては、受光素子２は、その直上に位置する原稿４の読取
画素Ａの画像情報を読み取るものであるので、読取画素
Ａから反射する光線１０２、１０３は、受光素子２だけ
に到達することが望ましい。しかしながら、原稿４の面
法線に対して大きな角度をもって散乱された光線１０３
は隣接する受光素子２´に到達してしまう。そのため、
本来読取画素Ｂの画像情報を読み取る受光素子２´に不
要な光線が入射し、解像度が低下するという問題が生じ
る。

【０００６】解像度低下を防止するためには、保護層３
と空隙５の厚みをできるだけ薄くすることが必要であ
る。ところが必要な機械的衝撃からの強度を確保するた
めには保護層３の厚みを減ずるにも限度があり、また原
稿４のそりやしわ等の凹凸のため空隙５の厚みを減ずる
にも限度がある。更に、受光素子２と原稿４とが近づき
すぎると、原稿４の各読取画素に対して導かれる光源６
からの光量が減少し、原稿４側への照明が十分行われな
くなるという問題があった。

【０００７】このような不都合を解決する手段として、
特公平５−８６１７号公報には複数の遮光性または光反
射性の隔壁が、受光素子２の配列間隔より密に配置され
た光学部品を、受光素子２と原稿４との間に配置する構
造が開示されている。図１６及び図１７を用いて特公平
５−８６１７号公報に開示された構造について説明す
る。図１６及び図１７において、図１５と同一の部材に
ついては同一符号を付している。

【０００８】図１６は、遮光性隔壁７から構成される光
学部品を、受光素子２と原稿４との間に配置するイメー
ジセンサの部分断面図である。保護層３と原稿４との間
に設けた遮光性隔壁７は、隔壁とほぼ平行に入射する光
線１０２を透過し、斜めに入射する光線１０３を吸収す
るため、読取画素Ａからの反射光のうち隣接する受光素
子２´へ入射する光線１０３を遮蔽し、受光素子２´で
の解像度低下を防止することができる。

【０００９】図１７は、光反射性隔壁８から構成される
光学部品を、受光素子２と原稿４との間に配置するイメ
ージセンサの部分断面図である。保護層３と原稿４との
間に設けた光反射性隔壁８は、読取画素Ａからの反射光
のうち原稿４の面法線に対して大きな角度をもって反射
された光線１０３は、光反射性隔壁８で再度反射されて
読取画素Ａを読み取る受光素子２に到達する。したがっ
て、受光素子２には、光線１０２以外の読取画素Ａから
の反射光が入射するため、解像度低下を防止することが
できる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１６
及び図１７に示したイメージセンサの構造によれば、そ
れぞれ次のような問題点があった。すなわち、図１６の
イメージセンサの構造によると、光源６から原稿４を照
射するための照射光１０１が遮光性隔壁７により吸収さ
れるので、照明光１０１の利用効率が低いという問題点
があった。また、図１７のイメージセンサの構造による
と、光線１０３′のように、光反射性隔壁８において複
数回反射する場合には、必ずしも入射すべき受光素子２
に入射しないので（光線１０３′の場合、受光素子２′
に入射してしまう）上記の作用が期待できない場合があ
った。また、空隙５が大きいような場合には、読取画素
Ａ以外の原稿４上の広い領域からの光線が受光素子２に
入射するため、上記の作用が有効に働かないという問題
点がかった。

【００１１】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、照明効率の低下をもたらすことなく、解像度の向上
を図ることができるイメージセンサの構造を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め請求項１の発明は、複数の受光素子が平面上に配置さ
れた複数の受光素子アレイを有し、前記各受光素子を囲
む隔壁が形成されたイメージセンサであって、次の構成
を含む。前記隔壁は、吸収性内面と光反射性外面とを有
する筒状部材で構成されている。前記吸収性内面に囲ま
れた領域に対向して前記受光素子が配置されている。

【００１３】請求項２の発明は、複数の受光素子が平面
上に配置された複数の受光素子アレイを有し、前記各受
光素子を囲む隔壁が形成されたイメージセンサであっ
て、次の構成を含む。前記隔壁は、吸収性内面を有する
光吸収性筒体で構成されている。前記吸収性内面に囲ま
れた領域に対向して前記受光素子を配置する。前記各光
吸収性筒体間に光反射性内面を有する光反射性筒体を配
置する。

【００１４】請求項３の発明は、複数の受光素子が平面
上に配置された受光素子アレイと、該受光素子アレイ上
に配置された光学部材と、該光学部材上に配置された板
状の導光層とを具備するイメージセンサであって、次の
構成を含む。前記光学部材は、前記各受光素子を囲むよ
うに光吸収性部材で形成された隔壁と、前記各受光素子
に対向して設けられた透光部とを有している。前記光学
部材の透光部を除いた部分と前記導光層との間に、光反
射層を介在させる。

【００１５】

【作用】請求項１及び請求項２によれば、吸収面に挟ま
れた領域又は吸収性内面に囲まれた領域に対向して受光
素子が配置されているので、受光素子アレイ上に配置さ
れる原稿の面法線に対して大きな角度をもって反射する
光線は、吸収面又は吸収性内面で光が吸収されるので受
光素子への入射角度を制限することができ、各受光素子
に必要な反射光のみが入射して解像度の低下を防止する
ことができる。

【００１６】また、光反射面に挟まれた領域又は光反射
性外面の外側の領域を、光源から原稿面への導光路とす
ることにより、この導光路内では光が反射を繰り返しな
がら伝搬するので、光源による照明光の利用効率の向上
を図ることができる。

【００１７】請求項３によれば、光吸収部材で形成され
た隔壁に囲まれた領域に対向して受光素子が配置されて
いるので、受光素子アレイ上に配置される原稿の面法線
に対して大きな角度をもって反射する光線は、隔壁で光
が吸収されるので受光素子への入射角度を制限すること
ができ、各受光素子に必要な反射光のみが入射して解像
度の低下を防止することができる。

【００１８】また、導光層の受光素子アレイ側に反射層
を設けているので、導光層の側面側に光源を配置し光を
入射させた場合、入射光は導光路内で反射を繰り返しな
がら伝搬するので、均一な面光源を得るとともに、光源
による照明光の利用効率の向上を図ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明のイメージセンサの一実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図１は、受光素
子が２次元的に配置された２次元イメージセンサの一実
施例を示すもので、図１（ａ）は一部分の縦断面説明
図、図１（ｂ）は図１（ａ）のI−I線における横断面説
明図である。図中、図１５ないし図１７と同一構成をと
る部分については、同一符号を付している。ガラス等の
透光性部材よりなる支持板１上に、アモルファスＳｉ等
の薄膜を積層した複数の受光素子２をライン状（図の左
右方向）に配置して受光素子アレイを形成している。支
持板１上には光学部材１０が配置されている。この光学
部材１０は、吸収性内面として光吸収性隔壁１１を内壁
とし、反射性外面として光反射性隔壁１２を外壁とした
二重壁を有する複数の筒状部材が、各受光素子に対応し
て設けられることにより構成されている。すなわち、各
筒状部材は、その光吸収性隔壁１１が受光素子２を周囲
を囲むように設けられ、光吸収性隔壁１１の内部空間部
１９が受光素子２に接するように配置されている。光学
部材１０上には、原稿４に対して一定距離をおくための
平面板状のスペ−サ層１３が配置され、このスペ−サ層
１３上に原稿４が配置されるようになっている。

【００２０】支持板１の反原稿４側には、原稿４を照明
するための光源６が配置されている。また、各受光素子
２間、筒状部材の光反射性隔壁１２で挟まれた部分に
は、光源６からの照明光１０１を原稿に導くための採光
窓１６が形成されている。採光窓１６部分においては、
受光素子２に接続される回路や配線を排除することによ
り、光源６からの光線が吸収されることなく透過できる
ようになっている。

【００２１】上記のイメージセンサの構造によれば、光
源６を発した照明光１０１は採光窓１６を通って、光反
射性隔壁１２に囲まれた導光路１８へ入射する。そして
光反射性隔壁１２で反射を繰り返しながら、スペ−サ層
１３及び空隙５を透過して原稿４を照明する。従って、
導光路１８内では、光が反射を繰り返しながら伝搬して
原稿４に導かれるので、光源６からの照明光の利用効率
の向上を図ることができる。原稿４で反射した光線は、
空間部１９を通って受光素子２で受光されて電気信号に
変換される。この際、受光素子アレイ上に配置される原
稿の面法線に対して大きな角度をもって反射する光線
は、光吸収性隔壁１１で光を吸収するので各受光素子２
への入射角度を制限することができ、各受光素子に必要
な反射光のみが入射することにより、解像度の低下を防
止することができる。

【００２２】光吸収性隔壁１１を形成する光吸収性部材
には、カ−ボンブラックなど公知の黒色色素を含む樹脂
塗料や、酸化クロム等の黒色酸化物が利用できる。光反
射性隔壁１２を形成する光反射性部材には、Ｓｎ，Ａ
ｌ，Ｃｒ，Ｐｔ等の金属材料や、酸化チタンなど公知の
白色顔料を含む白色塗料が利用できる。あるいは、導光
路１８を高屈折率の誘電体とし、光反射性隔壁１２に低
屈折率の誘電体を用いることにより、これらの界面の全
反射現象を利用してもよい。前記高屈折率誘電体と、低
屈折率誘電体との組み合わせとしては、ポリメチルメタ
クリレートとフッ化アルキルメタクリレートなどの透光
性樹脂などが挙げられる。また、光吸収性隔壁１１に囲
まれた空間部１９及び光反射性隔壁１２に囲まれた導光
路１８は、中空であってもよいが、アクリル等の樹脂や
ガラス等の透光性材料を充填してもよい。

【００２３】受光素子２への入射角制限効果を有効に生
じさせるためには、光吸収性隔壁１１の内径と高さとの
比は１：１以上が好ましく、この比を大きくするとより
受光素子２に垂直に近い光線しか透過しなくなるため、
空隙５が大きくなっても解像度低下を少なくすることが
できる。光吸収性隔壁１１に囲まれた空間部１９の平面
断面形状は、図１（ｂ）に示すような四角形に限定され
ることはなく、三角形、六角形などの多角形や円形であ
ってもよい。

【００２４】スペ−サ層１３は、アクリル等の樹脂やガ
ラス等の透光性材料よりなり、その厚みは受光素子２の
配列間隔と同程度が好ましい。光源６にはハロゲンラン
プ、蛍光管、陰極管、発光ダイオ−ド、エレクトロルミ
ネセンス素子等が利用できる。

【００２５】次に、上記構造のイメージセンサの主要部
分の製造方法の一例を、図２を参照しながら説明する。
支持板１上に、アモルファスＳｉなどの薄膜を積層して
複数の受光素子２を形成し、受光素子アレイとする。次
に、両面がＳｉＯ₂膜３１で被覆された厚み１００μｍ
のアクリルシ−トから成る透光性基板３０を用意し（図
２（ａ））、フォトエッチング法で光学系基板３０及び
ＳｉＯ₂膜３１に貫通孔３２を形成する（図２
（ｂ））。次に、一部にＳｉＯ₂膜３１が形成された透
光性基板３０の全面に無電界メッキにて光反射性部材と
してのＳｎ膜３３を形成し、続いて前記Ｓｎ膜３３を電
極として光吸収性部材としての黒色顔料を電着塗装３４
する（図２（ｃ））。続いて、ＳｉＯ₂膜３１をエッチ
ングすることにより、Ｓｎ膜３２と電着塗装３４を透光
性基板３０からリフトオフすることにより、貫通孔３２
の側面に光反射性隔壁１２が、その内側に光吸収性隔壁
１１が形成された光学部材１０を形成する（図２
（ｄ））。前記受光素子アレイが形成された支持板１上
に、透光性接着剤を介して光学部材１０を接着し、その
上に厚さ５０μｍのポリエステルシ−トを接着してスペ
−サ層１３とする（図２（ｅ））。

【００２６】前記したイメージセンサの製造方法におい
て、透光性基板３０としてアクリルシ−トを用いたが、
ポリカ−ボネ−ト等の透光性樹脂又はガラス等の透光性
の無機材料であってもよい。リフトオフを行なうための
被覆膜にはＳｉＯ₂膜３１を用いたが、リフトオフの際
に前記透光性基板３０の材料に対してエッチングの選択
比がとれる材料であればよく、ＳｉＮｘ，ＺｎＯ，Ｚｎ
Ｓ等の誘電体でもよい。 また、透光性基板３０の貫通
孔３２の形成方法についてもフォトエッチング法に限定
されることなく、ドリル加工，打ち抜き加工，レ−ザ−
熱加工等の公知の加工方法を適用することができる。

【００２７】上記構造のイメージセンサの主要部分の製
造方法の他の例として、図３に示すような方法も用いる
ことができる。透光性基板３０（図３（ａ））に貫通孔
３２を形成した後（図３（ｂ））、その全面に光反射性
部材３３と光吸収性部材３４とを順次被覆加工し、貫通
孔３２を紫外線硬化樹脂などの透光性部材３６で充填す
る（図３（ｃ））。次に、基板の表裏を研磨加工して不
必要な光反射性部材３３及び光吸収性部材３４が除去さ
れた光学部材１０を形成する（図３（ｄ））。このよう
な透光性基板３０を透光性接着剤を介して前記受光素子
アレイが形成された支持板１上に接着し、その上にスペ
−サ層１３を配置する（図３（ｅ））。尚、上記工程に
おいて、貫通孔３２を透光性部材３６で充填する工程は
省略することも可能である。

【００２８】図４は、他の実施例のイメージセンサの一
部分の断面説明図である。図１の実施例と同一構成をと
る部分については同一符号を付している。本実施例にお
ける図１の実施例との相違点は、光反射性隔壁１２に
囲まれた導光路１８における導光作用を増加させるため
アクリル等の樹脂やガラス等の透光性部材で充填した構
成、光反射性隔壁１２に囲まれた導光路１８と接する
光散乱材１５を支持板１上に設ける構成、光源６を支
持板１の側面に配置する構成、光反射板１４が支持板
１の反原稿４側に配置した構成、にある。光散乱材１５
は、光源６からの照射光が有効に利用されるように設け
たもので、酸化チタンなどの公知の白色顔料を含む白色
塗料より構成されている。光反射板１４は、Ａｌ，Ｃ
ｒ，Ｐｔなどの金属板や、これらの材料をポリエステル
等の樹脂フィルム上に蒸着した蒸着フィルム等から構成
されている。

【００２９】透光性材料によって充填された導光路１８
と、スペ−サ層１３と、支持板１とは一体となって、光
源６から発した光線１０４の導光板として作用する。光
線１０４は、導光板内部では全反射現象により減衰なし
に伝搬するが、光散乱材１５による散乱のため、全反射
臨界角より小さい角度で、スペ−サ層１３から出射して
原稿４を照明する。光反射板１４は必ずしも必要ではな
いが、光反射材１４の働きにより、支持板１の側から出
射される散乱光１０６は、再び導光板で反射され、光線
を有効に利用することができる。また、支持体１側から
の不要な光線の入射による照度の変動を防止する役目を
はたす。

【００３０】光散乱材１５の配置については、図４に示
した位置に限定されることはなく、例えば図５（ａ）に
示すように、支持板１の反受光素子２側の面上や、図５
（ｂ）に示すように、光反射性隔壁１２に囲まれた導光
路１８とスペ−サ層１３とが接する領域でもよく、ある
いは図５（ｃ）に示すように、光反射性隔壁１２に囲ま
れた導光路１８が光散乱材１５によって充填されている
ような構造であってもよい。本実施例によれば、光源６
が支持板１の側面に配置されるため、より薄型のイメー
ジセンサとすることができる。

【００３１】図６は、本発明のイメージセンサの別の実
施例の一部分の断面説明図であり、図１及び図４と同一
構成をとる部分については同一符号を付している。本実
施例において図４の実施例２との相違点は、筒状の光吸
収性隔壁１１及び光反射性隔壁１２が、支持板１の表面
に対して傾斜して形成される構成にある。図４の実施例
と同様に、本実施例によれば、遮光性材料によって充填
された導光路１８と、スペ−サ層１３と、支持板１とは
一体となって導光板として作用する。光源６からの光線
は導光板内部では全反射現象により減衰なしに伝搬する
が、傾斜した光反射性隔壁１２によって反射され、スペ
−サ層１３から出射して原稿４を照明させることができ
る。

【００３２】光反射性隔壁１２の傾斜角度は、２０〜６
０゜の範囲が好ましく、これより小さいと十分な照明効
果が得られず、これより大きいと光吸収性隔壁１１に囲
まれた空間部１９の断面積が減少し、受光素子２に十分
な光線が到達しなくなるので好ましくない。筒状の光吸
収性隔壁１１及び光反射性隔壁１２の傾斜の形態は図６
の例に限定されるものではなく、例えば図７に示すよう
に、原稿４側に細くなる円錐形状の筒状体によっても実
現することができる。

【００３３】次に、図６及び図７に示したイメージセン
サの光学部材１０の製造方法について、図８を参照しな
がら説明する。先ず、斜めの柱状またはラッパ状の構造
体を、紫外線硬化樹脂を用いた加工方法で形成する。す
なわち、紫外線硬化樹脂を湛えた槽４０の液面に、投射
またはレ−ザ−走査などの方法で紫外線１１０を照射す
ると、照射部分の液面近傍の樹脂が硬化する（図８
（ａ））。したがって、平面状の支持板４１を液面付近
に配置しておくと、硬化部分は支持板４１に接着する。
支持板４１を槽の底方向へ沈めながら、照射スポットを
液面に沿って移動すると、液面に対して斜めに立った柱
状の構造体４２が形成できる（図８（ｂ））。また硬化
部分を槽の底方向へ沈めながら、照射部分のスポット面
積を徐々に小さくしていくと、円錐状の構造体を形成す
ることができる。適切な紫外線硬化樹脂を選択すれば、
透光性の構造体を形成することができる。このような構
造体４２上に光吸収性部材３４と光反射性部材３３と順
次被覆加工し、構造体の空隙部分を紫外線硬化樹脂等の
透光性部材３６で充填し（図８（ｃ））、表裏を研磨す
ることで光学部材１０を形成することができる（図８
（ｄ））。 本実施例によれば、図４の実施例と同様に
光源６を支持板１の側面に配置することができるので、
より薄型のイメージセンサとすることができる。また、
前記光散乱材を不要にできる。

【００３４】図９は本発明による別の実施例を示す図で
あり、（ａ）は部分断面説明図であり、（ｂ）は図９
（ａ）のII−II断面説明図である。図１に記載した実施
例と異なる構成は、光吸収性隔壁１１と光反射性隔壁１
２とを別の筒状光学部材でそれぞれ形成され、光吸収性
隔壁１１間に光反射性隔壁１２が配置されることであ
る。光吸収性隔壁１１の内部空間１９は受光素子２と接
するように、光反射性隔壁１２の内部空間１８は採光窓
１６と接するように配置されている。光源６を発した照
明光１０１は、採光窓１６を通って光反射性隔壁１２に
囲まれた空間１８へ入射する。そして、光反射性隔壁１
２で反射を繰り返しながらスペーサ層１３、空隙５を透
過して原稿４を照射する。原稿４で散乱された光線は受
光素子２に受光され、電気信号に変換される。

【００３５】次に、本実施例のイメージセンサの製造方
法について、図１０を参照しながら説明する。黒色染料
を含む支持板３７を用意し、蒸着等の方法により支持板
３７の両面にＳｉＯ₂膜を被覆する（図１０（ａ））。
次に、フォトリソエッチングを施すことにより支持板３
７に貫通孔３２を形成する（図１０（ｂ））。次に、無
電界メッキにて光反射部材としてＳｎ膜３３を形成し
（図１０（ｃ））、続いてＳｉＯ₂をリフトオフして光
反射性隔壁１２を形成する（図１０（ｄ））。再度、フ
ォトリソエッチングを施すことにより支持板３７に貫通
孔３２′を形成し、貫通孔３２′内に筒状の光吸収性隔
壁１１を配置し、光吸収性隔壁１１と光反射性隔壁１２
とが別の筒状光学部材でそれぞれ形成された光学部材１
０を得る（図１０（ｅ））。前記受光素子アレイが形成
された支持板１上に、透光性接着剤を介して光学部材１
０を接着し、その上に厚さ５０μｍのポリエステルシ−
トを接着してスペ−サ層１３とする（図１０（ｆ））。

【００３６】図１１は本発明の他の実施例に係るイメー
ジセンサの一部を示すもので、図１の実施例と同一構成
をとる部分については同一符号を付している。すなわ
ち、ガラス等で形成された支持板１と、アモルファスＳ
ｉなどの薄膜を積層して構成される受光素子２と、支持
板１上に配置される光学部材５０とを有している。光学
部材５０には、各受光素子２と対向するように透光部５
１が受光素子２の配列ピッチと等しいピッチで配置形成
され、透光部５１間に光吸収性部材から成る遮光部５２
を形成し、透光部５１が遮光部（隔壁の筒状体）５２で
囲まれるように構成されている。

【００３７】光学部材５０上には、透光性部材で形成さ
れた板状の導光層６０が配置されている。そして、この
導光層６０の上方に前記受光素子アレイで読み取る原稿
４が配置されている。導光層６０の下面側には、透光部
５１と接する以外の部分に、原稿面側に位置する光散乱
層６１と、受光素子アレイ側に位置する光反射層６２が
形成されている。尚、６３は、原稿４と導光層６０との
間にできる空気層である。導光層６０の側面には光源６
が配置され、この光源６から照射される光が導光層６０
内に導かれ光散乱層６１及び光反射層６２で散乱及び反
射を繰り返しながら伝搬することにより原稿面を照射す
る。したがって、光源６から出射した光は、透光性部材
により充填された板状の導光層６０の側面から入射し、
導光層６０の導光作用により伝搬し、光散乱層６１と光
反射層６２の効果により読み取るべき原稿４へ到達す
る。原稿４で散乱された反射光が各受光素子２に入射
し、電気信号に変換されるようになっている。

【００３８】次に、上記イメージセンサの製造方法につ
いて、図１２を参照しながら説明する。先ず、ガラス等
から成る支持板１上にアモルファスＳｉ等の薄膜積層プ
ロセスにより受光素子２を１２５μｍピッチでマトリッ
クス状に形成し、受光素子アレイとする（図１２
（ａ））。各受光素子２における受光部の大きさは、縦
横ともに１００μｍとした。次に、厚み５００μｍのア
クリルシート７０を用意し、フォトリソエッチング法に
より前記受光部に対応する位置に貫通孔を設けて透光部
５１を形成する（図１２（ｂ））。透光部５１の大きさ
は、縦横ともに１００μｍであり、受光素子２のピッチ
と同じピッチで形成する。続いて、透光部５１を含むこ
のアクリルシート７０全体を黒色顔料に浸積し、アクリ
ルシート表面及び透光部５１の内面の全面に遮光層５２
を形成する（１２図（ｃ））。以上の工程より、筒状の
遮光性の隔壁から成る遮光部５２及び透光部５１を有す
る光学部材５０が形成される。

【００３９】次に、前記光学部材５０を透光性接着剤を
介して受光素子アレイが形成された支持板１上に接着す
る。この時、光学部材５０の透光部５１が受光素子２の
受光部上に位置するようにする（１２図（ｄ））。次
に、透光性部材が充填された厚み０．５ｍｍのアクリル
板から成る導光層６０と、光学部材５０とを透光性接着
剤を介して接着する（図１２（ｅ））。導光層６０の接
着面側には、光学部材５０の透光部５１に対応する以外
の領域に、光散乱層６１及び光反射層６２が順次形成さ
れている。光散乱層６１と光反射層６２の作製は、導光
層（アクリル板）６０上に、ＴｉＯ₂を含有した白色顔
料を印刷法により所定のパターン（透光部５１に対応す
る以外の領域）に約２５μｍ着膜して光散乱層６１を形
成し、この光散乱層６１上にＡｌを約１μｍ蒸着し、光
散乱層６１と同じパターンになるようにフォトリソエッ
チングによりパターニングして光反射層６２を形成す
る。最後に、光源６となる蛍光管を前記導光層の側面に
配置して画像読取装置とする（図１２（ｆ））。

【００４０】遮光部（筒状の遮光性の隔壁）５２を形成
する遮光性部材には、カーボンブラックなど公知の黒色
色素を含む樹脂塗料や、酸化クロムなどの黒色酸化物が
利用できる。光学部材５０の透光部（遮光性の隔壁によ
って囲まれた領域）５１は、中空であってもよいが、ア
クリルなどの樹脂やガラスなどの透光性材料によって充
填されていてもよい。

【００４１】また、原稿４で散乱された反射光が受光素
子２へ入射する場合、その入射角を制限する効果を有効
に生じさせるためには、透光部５１の内径と高さとの比
を大きくすれば、受光素子２に垂直に近い光線しか透過
しなくなるため、導光層３０の厚み及び原稿４と導光層
３０との間にできる空気層６３が大きくなっても解像度
の低下を少なくすることができる。

【００４２】導光層６０となるアクリル板の厚みは、必
要とする原稿面照度により任意に選択する。光散乱層６
１には、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＢａＳＯ₄等を含有した白色
顔料を用いてもよい。光反射層６２には、Ａｇ、Ｐｔ、
Ｃｒ等を用いてもよい。また、上記実施例においては、
光散乱層６１と光反射層６２を別々に形成したが、光散
乱層６１の厚さを１００μｍ程度に形成することによ
り、光散乱と光反射の両方の効果を兼ねることができ、
この場合には光反射層６２を形成する必要はない。 光
源６としては、蛍光管の他に熱陰極管，冷陰極管などの
陰極管、発光ダイオードアレイ、ハロゲンランプなどが
利用できる。

【００４３】上記実施例のイメージセンサによれば導光
層６０の側面側に光源６を配置し、導光層６０内に光が
伝搬するように構成したので、原稿４に対して均一でか
つ十分な光量の照明ができ、照明効率の向上がはかれ
る。すなわち、上記実施例によれば、約１００ｌｕｘの
原稿面の照度を得るためには、光源の輝度を１００〜１
５０ｃｄ／ｍ²とすればよく、受光素子アレイの支持板
１の裏面に光源を配置する照明方式に比較して、約１０
０分の１の光量で必要な光量を原稿面に照明することが
でき、光源から発光する光の有効利用を図ることができ
る。

【００４４】また、光の有効利用を図るため、原稿面と
受光素子アレイとの間にＥＬ発光素子を配置した照明方
式の画像読取装置も提案されているが（例えば、特開平
２−２３０８６２号公報参照）、この場合、ＥＬ光源の
輝度は８０〜１００ｃｄ／ｍ²が最大で、読み取り時間
の制限やイメージセンサのＳ／Ｎ比の低下を招いていた
のに対し、上記実施例に用いた光源の輝度は最大で約５
０００ｃｄ／ｍ²得ることができ、低消費電力、高Ｓ／
Ｎ比、高速読み取りが可能なイメージセンサとすること
ができる。

【００４５】また、光源６に、蛍光管、発光ダイオード
アレイ、ハロゲンランプなどを用いているために、ＥＬ
発光素子の発光応答によるノイズの影響によるイメージ
センサのＳ／Ｎ比の低下も防ぐことができる。更に、照
明部品としては、光源６と光散乱層６１及び光反射層６
２が形成された板状の導光層６０とから構成されるた
め、ＥＬ発光素子の作製に比べ工程数が半減し、かつ製
造プロセスが容易であり、低価格なイメージセンサが提
供できる。

【００４６】図１３は本発明の他の実施例に係るイメー
ジセンサの一部を示すもので、図１１の実施例と同一構
成をとる部分については同一符号を付している。図１１
の実施例との相違点は、光散乱層６１と光反射層６２の
間に空気層６４を形成した構成にある。すなわち、導光
層６０側に光散乱層６１を形成し、光学部材５０側に光
反射層６２を形成し、光散乱層６１と光反射層６２との
間に空気層６４を形成している。より具体的には、下面
側に光散乱層６１が形成された導光層６０と、上面側に
光反射層６２が形成された光学部材５０とをその周囲部
に配置されたスペーサ（図示せず）を介して固定するこ
とににより、光散乱層６１と光反射層６２との間に一定
間隔の空気層６４を形成している。また、上記光散乱層
６１及び光反射層６２は、図１１の実施例と同様に、透
光部５１の臨む領域以外の部分に形成されている。

【００４７】次に、上記イメージセンサの製造方法につ
いて、図１４を参照しながら説明する。先ず、ガラス等
から成る支持板１上にアモルファスＳｉ等の薄膜積層プ
ロセスにより受光素子２を１２５μｍピッチでマトリッ
クス状に形成し、受光素子アレイとする（図１４
（ａ））。各受光素子２における受光部の大きさは、縦
横ともに１００μｍとした。次に、厚み５００μｍのア
クリルシート７０を用意し、この上にＡｌ膜を約１μｍ
蒸着し、フォトリソエッチング法でレジストパターン８
０を用いてＡｌ膜をパターニングし、所望のパターンの
光反射層６２を形成する（図１４（ｂ））。

【００４８】次に、前記光反射層６２のパターニング時
に形成したフォトレジスト８０を残したままこのフォト
レジスト８０をマスクにしてエッチング法で貫通孔を設
けて透光部５１を形成する（図１４（ｃ））。光反射層
６２の開口部及び透光部５１の大きさは、縦横ともに１
００μｍとし、受光素子２のピッチと同じピッチにして
ある。次に、光反射層６２及び透光部５１を含むアクリ
ルシート７０を黒色顔料に浸積し、アクリルシート表面
及び貫通孔表面全面に遮光層５２を形成した後にレジス
ト剥離液に浸積し、リフトオフ法により光反射層６２上
のフォトレジスト８０及び遮光層を除去する（図１４
（ｄ））。以上の工程より、筒状の遮光性の隔壁から成
る遮光部５２及び透光部５１を有する光学部材５０が形
成される。

【００４９】続いて、上記光学部材５０を透光性接着剤
を介して受光素子アレイが形成された支持板１上に接着
する（図１４（ｅ））。次に、光学部材５０上に、透光
性部材により充填された板状の導光層６０となる厚み
０．５ｍｍのアクリル板を空気層６４を介して接着する
（図では、支持体１と導光層６０との間に介在され、空
気層６４を形成するためのスペーサ材、スペーサ材と支
持体１及び導光層６０とを接着するための接着層は省略
している）（図１４（ｆ））。空気層６４を介して固定
される導光層６０の受光素子アレイ側には、透光部５１
に臨む以外の領域に光散乱層６１が形成されている。こ
の光散乱層６１の作製は、導光層６０となるアクリル板
上に、ＴｉＯ₂を含有した白色顔料を印刷法により約２
５μｍ着膜して形成している。最後に、光源６となる蛍
光管を前記導光層６０の側面に配置して画像読取装置と
する（図１４（ｇ））。

【００５０】上記実施例によれば、図１１に示す実施例
の画像読取装置と同様の効果が得られるとともに、光散
乱層６１と光反射層６２との間に低屈折率である空気層
６４を挟んで構成されるため、導光層６０を伝搬する光
が光散乱層６１と空気層６４との界面で全反射する割合
が多くなり、導光層６０から原稿４側へ照射される光の
導光効率を上げることができる。

【００５１】上記した各実施例においては、いずれも複
数の受光素子アレイが形成される２次元イメージセンサ
について説明したが、ライン状の受光素子アレイから成
る１次元のイメージセンサに適用できることは勿論であ
る。

【００５２】

【発明の効果】請求項１及び請求項２によれば、吸収面
に挟まれた領域又は吸収性内面に囲まれた領域に対向し
て受光素子が配置されているので、受光素子アレイ上に
配置される原稿の面法線に対して大きな角度をもって反
射する光線は、吸収面又は吸収性内面で光が吸収される
ので受光素子への入射角度を制限することができ、各受
光素子に必要な反射光のみが入射して解像度の低下を防
止することができ、高性能なイメージセンサとすること
ができる。

【００５３】また、光反射面に挟まれた領域又は光反射
性外面の外側の領域を、光源から原稿面への導光路とす
ることにより、この導光路内では光が反射を繰り返しな
がら伝搬するので、光源による照明光の利用効率の向上
を図ることができ、高解像度なイメージセンサとするこ
とができる。

【００５４】請求項３によれば、光吸収部材で形成され
た隔壁に囲まれた領域に対向して受光素子が配置されて
いるので、受光素子アレイ上に配置される原稿の面法線
に対して大きな角度をもって反射する光線は、隔壁で光
が吸収されるので受光素子への入射角度を制限すること
ができ、各受光素子に必要な反射光のみが入射して解像
度の低下を防止することができ、高性能なイメージセン
サとすることができる。

【００５５】また、導光層の受光素子アレイ側に反射層
を設けているので、導光層の側面側に光源を配置し光を
入射させた場合、入射光は導光路内で反射を繰り返しな
がら伝搬するので、均一な面光源を得るとともに、光源
による照明光の利用効率の向上を図ることができ、高解
像度なイメージセンサとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のイメージセンサの一実施例を示す図
であり、（ａ）は一部分の縦断面説明図、（ｂ）は図１
（ａ）のI−I線における横断面説明図である。

【図２】 （ａ）ないし（ｅ）は図１の実施例の主要部
分の製造方法を説明するための工程断面説明図である。

【図３】 （ａ）ないし（ｅ）は図１の実施例の主要部
分の別の製造方法を説明するための工程断面説明図であ
る。

【図４】 本発明のイメージセンサの他の実施例を示す
断面説明図である。

【図５】 （ａ）ないし（ｃ）はイメージセンサの他の
実施例を示すものであり、光拡散層の配置位置を説明す
るための断面説明図である。

【図６】 本発明のイメージセンサの他の実施例を示す
断面説明図である。

【図７】 本発明のイメージセンサの他の実施例を示す
断面説明図である。

【図８】（ａ）ないし（ｅ）は図６及び図７の実施例に
おける光学系基板の製造方法を説明するための工程断面
説明図である。

【図９】 （ａ）及び（ｂ）は本発明のイメージセンサ
の他の実施例を示すもので、（ａ）は一部分の縦断面説
明図、（ｂ）は図１（ａ）のII−II線における横断面説
明図である。

【図１０】（ａ）ないし（ｆ）は図９の実施例における
光学系基板の製造方法を説明するための工程断面説明図
である。

【図１１】 本発明のイメージセンサの他の実施例を示
す断面説明図である。

【図１２】（ａ）ないし（ｆ）は図１１の実施例のイメ
ージセンサの製造方法を説明するための工程断面説明図
である。

【図１３】 本発明のイメージセンサの他の実施例を示
す断面説明図である。

【図１４】（ａ）ないし（ｇ）は図１３の実施例のイメ
ージセンサの製造方法を説明するための工程断面説明図
である。

【図１５】従来のイメージセンサの部分断面図である。

【図１６】従来のイメージセンサの部分断面図である。

【図１７】従来のイメージセンサの部分断面図である。

【符号の説明】

１…支持板、 ２，２´…受光素子、 ３…保護層、
４…原稿、 ５…空隙、 ６…光源、 ７，１１…光吸
収性隔壁、 ８，１２…光反射性隔壁、 １０…光学部
材、 １３…スペ−サ層、 １４…光反射板、 １５…
光散乱材、 １６…採光窓、 １８…導光路、 １９…
空間部、 ３０…透光性基板、 ３１…ＳｉＯ₂膜、
３２…貫通孔、 ３３…Ｓｎ膜（光反射性部材）、 ３
４…電着塗装（光吸収性部材）、 ３６…透光性部材、
４０…紫外線硬化樹脂槽、 ４１…支持板、 ４２…
柱状構造体 、 ５０…光学部材、 ５１…透光部、
５２…遮光部、 ６０…導光層、 ６１…光散乱層、
６２…光反射層、 １０１…照明光、 １０２…反射
光、 １０３…散乱光、 １０４…照明光、 １０５…
光散乱材１５による散乱光、 １０６…光反射板１４に
よる反射光、 １０７…光反射性隔壁１２による反射
光、 １１０…紫外線照射光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の受光素子が平面上に配置された受光
   素子アレイを有し、前記各受光素子を囲む隔壁が形成さ
   れたイメージセンサであって、 前記隔壁は吸収性内面と光反射性外面とを有する筒状部
   材で構成され、前記吸収性内面に囲まれた領域に対向し
   て前記各受光素子が配置されることを特徴とするイメー
   ジセンサ。
2. 【請求項２】複数の受光素子が平面上に配置された複数
   の受光素子アレイを有し、前記各受光素子を囲む隔壁が
   形成されたイメージセンサであって、 前記隔壁は吸収性内面を有する光吸収性筒体で構成し、
   前記吸収性内面に囲まれた領域に対向して前記受光素子
   を配置し、前記各光吸収性筒体間に光反射性内面を有す
   る光反射性筒体を配置したことを特徴とするイメージセ
   ンサ。
3. 【請求項３】複数の受光素子が平面上に配置された受光
   素子アレイと、該受光素子アレイ上に配置された光学部
   材と、該光学部材上に配置された板状の導光層とを具備
   するイメージセンサであって、 前記光学部材は、前記各受光素子を囲む位置に光吸収性
   部材で形成された隔壁と、前記各受光素子に対向して設
   けられた透光部とを有し、 前記光学部材の透光部を除いた部分と前記導光層との間
   に、光反射層を介在したことを特徴とするイメージセン
   サ。