JPH08321914A - Image senser - Google Patents

Image senser

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JPH08321914A
JPH08321914A JP7125332A JP12533295A JPH08321914A JP H08321914 A JPH08321914 A JP H08321914A JP 7125332 A JP7125332 A JP 7125332A JP 12533295 A JP12533295 A JP 12533295A JP H08321914 A JPH08321914 A JP H08321914A
Authority
JP
Japan
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waveguide
image sensor
light
limiting member
optical waveguide
Prior art date
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Application number
JP7125332A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kyotani
博 京谷
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH08321914A publication Critical patent/JPH08321914A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To obtain a high photoelectric conversion efficiency with high S/N by using an external disturbance light limit member provided at the surrounding of an incident end so as to shut an external disturbance light thereby preventing crosstalk. CONSTITUTION: A cover plate 6 is stuck to one side 3c (optical guide path forming face) of a waveguide board 3 while its cover end face 6a is in press contact with an external disturbance light limit member 10. Thus, a capillary 8 of a waveguide board 3 is closed by the cover plate 6 thereby allowing a waveguide core 9 in an optical waveguide 7 to be surrounded by the waveguide board 3 whose refractive index is lower than that of the waveguide core 9 and by the cover plate 6. Metallic reflecting films 11, 12, 13 are provided to an apex face 10b of the external disturbance light limit member 10, an incident end face 3a of the waveguide board 3, and a side face 6a of the cover plate 6 to prevent it that crosstalk takes place due to incidence of a scattered light from an adjacent lens section 2a to an incident end 7a. Thus, a high photoelectric conversion efficiency with high S/N is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ハードコピー画像の一
次元読み取り光学系等に使用されるイメージセンサに関
し、さらに詳しくは、光導波路を用いた縮小イメージセ
ンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor used for a one-dimensional reading optical system of a hard copy image, and more particularly to a reduction image sensor using an optical waveguide.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ファクシミリ、イメージスキャ
ナ、ディジタル複写機等の画像の読み取り需要の増加と
ともに、画像情報を電気信号に変換する一次元イメージ
センサの高性能化と小型化が要望されている。
2. Description of the Related Art In recent years, as the demand for image reading by facsimiles, image scanners, digital copying machines, etc. has increased, there has been a demand for higher performance and miniaturization of one-dimensional image sensors for converting image information into electric signals.

【0003】従来より一次元イメージセンサには、原稿
幅よりもセンサ長が短く、縮小光学系を用いて画像を読
み取る縮小型センサと、縮小比率1対1の光学系を用い
て等倍の結像画像を読み取る密着型センサ(等倍型セン
サとも呼ばれる)とがある。
Conventionally, in a one-dimensional image sensor, a reduction type sensor having a sensor length shorter than a document width and reading an image using a reduction optical system, and an optical system having a reduction ratio of 1: 1 are connected at a magnification of 1: 1. There is a contact type sensor (also referred to as a unity size type sensor) for reading an image.

【0004】図15に縮小型イメージセンサの概念図を
示す。同図において、原稿面Gは直線状に配置された発
光ダイオード(以下「LED」という)アレイまたは蛍
光灯等の直線状の光源60により照明され、原稿面Gか
らの反射光をレンズ61によりCCD等の光電変換素子
アレイ62に縮小結像させ、光電変換素子アレイ62
は、原稿面Gのイメージ情報を電気信号に時系列に変換
して出力する。
FIG. 15 is a conceptual diagram of a reduction type image sensor. In the figure, the document surface G is illuminated by a linear light source 60 such as a linearly arranged light emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) array or a fluorescent lamp, and reflected light from the document surface G is CCD by a lens 61. The photoelectric conversion element array 62 such as
Converts the image information of the document surface G into an electric signal in time series and outputs it.

【0005】この縮小型イメージセンサの分解能は、光
電変換素子アレイ62の画素ピッチとレンズ性能によっ
て決定され、読み取り分解能が200dpi(1インチ
当たり200ドット)で、かつ読み取り幅が256mm
の条件では、原稿面Gから光電変換素子アレイ62まで
の距離(光路長)d1は約330mmとなる。
The resolution of this reduction type image sensor is determined by the pixel pitch of the photoelectric conversion element array 62 and the lens performance. The reading resolution is 200 dpi (200 dots per inch) and the reading width is 256 mm.
Under the condition, the distance (optical path length) d1 from the document surface G to the photoelectric conversion element array 62 is about 330 mm.

【0006】このように構成された縮小型イメージセン
サは、低価格であり、高速読み取りが可能であるという
特徴がある。
The reduction type image sensor having such a structure is low in price and can read at high speed.

【0007】一方、図16に示す密着型イメージセンサ
では、光電変換素子アレイ63等の検出器は、原稿面G
の幅、すなわち、読み取り幅全体を覆うように配置さ
れ、光源64で照明された原稿面Gからの反射光は直接
またはロッドレンズ65を介して光電変換素子アレイ6
3に入射され、ここで、反射光、すなわち、イメージ情
報が電気信号に変換される。
On the other hand, in the contact-type image sensor shown in FIG. 16, the detectors such as the photoelectric conversion element array 63 are provided on the original surface G.
Of the photoelectric conversion element array 6 that is arranged so as to cover the entire reading width, that is, the reflected light from the document surface G illuminated by the light source 64 directly or through the rod lens 65.
The reflected light, that is, the image information is converted into an electric signal.

【0008】このように構成された密着型イメージセン
サでは、原稿面Gから光電変換素子アレイ63までの距
離(光路長)d2は縮小型のイメージセンサより小さ
く、かつ調整が不要という利点を有している。
The contact type image sensor having such a structure has an advantage that the distance (optical path length) d2 from the document surface G to the photoelectric conversion element array 63 is smaller than that of the reduction type image sensor and no adjustment is required. ing.

【0009】また、入力画像から光電変換素子アレイま
で光を導く複数の導波路を備え、導波路の入力端のピッ
チよりも出射端のピッチを狭くすることにより、縮小画
像を得る導波路型縮小イメージセンサにおいて、誘電体
導波路に光学的反射材料(金属薄膜)を形成した構成が
提案されている(特開昭60−189256号公報)。
Further, a plurality of waveguides for guiding light from the input image to the photoelectric conversion element array are provided, and the pitch of the emitting ends is made narrower than the pitch of the input ends of the waveguides to obtain a reduced image. In an image sensor, a structure in which an optical reflection material (metal thin film) is formed on a dielectric waveguide has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 60-189256).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来のレンズ系を使用
した縮小型イメージセンサでは、原稿面と光電変換素子
アレイとの間に長い光路長を必要とするため小型化が困
難であり、組み立て時に1台毎に調整が必要であるう
え、振動にも弱いという問題点があった。
A reduction type image sensor using a conventional lens system requires a long optical path length between the document surface and the photoelectric conversion element array, and thus it is difficult to miniaturize it. There is a problem that adjustment is required for each unit and it is also weak against vibration.

【0011】また、従来の密着型イメージセンサでは、
光電変換素子アレイが原稿幅と同じ大きさとなるので、
光電変換信号のS/N比が低下したり、配線間の寄生容
量のために、高速動作が困難になるという問題点があっ
た。
Further, in the conventional contact type image sensor,
Since the photoelectric conversion element array has the same size as the document width,
There are problems that the S / N ratio of the photoelectric conversion signal is lowered and that high speed operation becomes difficult due to the parasitic capacitance between the wirings.

【0012】また、金属薄膜の反射を利用した導波路型
縮小イメージセンサでは、隣接導波路への光の漏れを防
ぐため、導波路の上下面のみならず、両側面にも同様に
金属薄膜を形成することが必要であり、製作工程が複雑
になるうえ、歩留まりが低下するという問題点があっ
た。
Further, in the waveguide type reduction image sensor utilizing the reflection of the metal thin film, in order to prevent the light from leaking to the adjacent waveguide, the metal thin film is similarly formed not only on the upper and lower surfaces of the waveguide but also on both side surfaces. It is necessary to form them, which complicates the manufacturing process and lowers the yield.

【0013】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であって、製作工程が簡単で、S/N比の高い導波路型
縮小イメージセンサを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a waveguide-type reduced image sensor having a simple manufacturing process and a high S / N ratio.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is constructed as follows.

【0015】すなわち、原稿面からの反射光を集光する
レンズアレイと、レンズアレイの集光位置に入射端を配
置させて当該入射端に入射した光を光電変換素子に導く
光導波路とを備えたイメージセンサにおいて、外乱光が
前記入射端に入射するのを制限する外乱光制限部材を前
記入射端の周囲に設けたことに特徴を有している。
That is, a lens array for condensing the light reflected from the document surface and an optical waveguide for arranging the incident end at the condensing position of the lens array and guiding the light incident on the incident end to the photoelectric conversion element are provided. Another feature of the image sensor is that a disturbance light limiting member that limits disturbance light from entering the incident end is provided around the incident end.

【0016】前記外乱光制限部材に光反射膜を形成して
もよい。
A light reflection film may be formed on the disturbance light limiting member.

【0017】光導波路を導波路基板に形成するととも
に、該導波路基板と前記外乱光制限部材とを一体成形体
から構成してもよい。
The optical waveguide may be formed on the waveguide substrate, and the waveguide substrate and the disturbance light limiting member may be formed as an integral molded body.

【0018】光導波路と前記レンズアレイとを一体成形
体から構成してもよい。
The optical waveguide and the lens array may be integrally formed.

【0019】[0019]

【作用】上記構成によれば、入射端の周囲に設けた外乱
光制限部材によって外乱光が遮断されるために、入射端
への外乱光入射が起きにくくなる。
According to the above construction, the disturbance light is blocked by the disturbance light limiting member provided around the entrance end, so that the disturbance light is less likely to be incident on the entrance end.

【0020】外乱光制限部材に光反射膜を形成すれば、
外乱光はこの光反射膜によって反射されるために、遮断
効果が高まることになる。
If a light reflection film is formed on the disturbance light limiting member,
Since the ambient light is reflected by this light reflecting film, the blocking effect is enhanced.

【0021】光導波路を導波路基板に形成するととも
に、該導波路基板と前記外乱光制限部材とを一体成形体
から構成すれば、これらを個別に製作して一体化する場
合に比べて、組み立て調整が容易になる。
If the optical waveguide is formed on the waveguide substrate and the waveguide substrate and the ambient light limiting member are formed of an integral molded body, they can be assembled as compared with the case where these are individually manufactured and integrated. Adjustment becomes easy.

【0022】光導波路と前記レンズアレイとを一体成形
体から構成すれは、レンズアレイと光導波路とを個別に
製作する構成に比べて、組み立て調整が容易となる。し
かも、レンズアレイから光電変換素子まで光を導く光導
波路は、任意の形状に製作可能となるので、結合光学系
である光導波路と光電変換素子との相互配置位置関係が
任意となり、イメージセンサを小型化することができ
る。
When the optical waveguide and the lens array are formed of an integrally molded body, assembly and adjustment are easier than in the case where the lens array and the optical waveguide are manufactured separately. Moreover, since the optical waveguide that guides light from the lens array to the photoelectric conversion element can be manufactured in an arbitrary shape, the mutual arrangement positional relationship between the optical waveguide that is the coupling optical system and the photoelectric conversion element becomes arbitrary, and the image sensor It can be miniaturized.

【0023】[0023]

【実施例】以下、図面によって本発明の実施例につい
て、詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0024】以下に示す実施例は、いずれも200dp
iの分解能をもつG3型ファクシミリ用一次元イメージ
センサ(スキャン幅256mm:B4用紙対応)に適用
した例であり、光電変換素子としては、14μmピッ
チ、2048ピクセルのCCDである日本電気株式会社
(NEC)製μPD3743Dを用いている。
The following examples are all 200 dp
This is an example of application to a one-dimensional image sensor for G3 type facsimile (scan width 256 mm: B4 paper compatible) having a resolution of i. The photoelectric conversion element is a CCD of 14 μm pitch and 2048 pixels (NEC Corporation). ) Manufactured by μPD3743D is used.

【0025】図1は、本発明の一実施例のイメージセン
サの概略構成図であり、図2は、導波路基板を中心とし
た平面図であり、図3は、イメージセンサの断面構成図
である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view centering on a waveguide substrate, and FIG. 3 is a sectional configuration diagram of the image sensor. is there.

【0026】このイメージセンサ1はマイクロレンズア
レイ2と導波路基板3とCCDアレイ4とLEDアレイ
5と蓋板6とを備えている。マイクロレンズアレイ2は
例えばDAI(Diallylisophthalate:屈折率1.57)
や光学用ポリエステル樹脂(非晶質ポリエステル共重合
体 例;鐘紡(株)製 "O−PET"[商品名]:屈折率
1.63)から構成されている。また、マイクロレンズ
アレイ2は原稿面Gと同等の幅を有しており、その原稿
当接面には複数のレンズ部2aが原稿面Gに沿って並列
に形成されている。レンズ部2aは原稿面Gの幅および
イメージセンサ1の分解能に対応して構成されており、
具体的には直径127μmの球面レンズからなってお
り、この実施例では計2048個設けられている。
The image sensor 1 comprises a microlens array 2, a waveguide substrate 3, a CCD array 4, an LED array 5 and a cover plate 6. The microlens array 2 is, for example, DAI (Diallylisophthalate: refractive index 1.57)
And an optical polyester resin (an example of an amorphous polyester copolymer; "O-PET" manufactured by Kanebo Co., Ltd. [trade name]: refractive index 1.63). The microlens array 2 has the same width as the original surface G, and a plurality of lens portions 2a are formed in parallel along the original surface G on the original contact surface. The lens portion 2a is configured to correspond to the width of the document surface G and the resolution of the image sensor 1,
Specifically, it is composed of spherical lenses having a diameter of 127 μm, and a total of 2048 lenses are provided in this embodiment.

【0027】導波路基板3はマイクロレンズアレイ2よ
り屈折率の低い例えばアクリル(PMMA:Polymethyl
Methacrylate:屈折率1.492)の矩形板からなっ
ており、互いに平行となって対向する入出射端面3a,
3bを有している。マイクロレンズアレイ2は導波路基
板3の入射端面3aのほぼ全幅にわたって取り付けられ
ており、CCDアレイ4は出射端面3bの幅方向中央部
に取り付けられている。
The waveguide substrate 3 has a refractive index lower than that of the microlens array 2, for example, acrylic (PMMA: Polymethyl).
Methacrylate: a rectangular plate having a refractive index of 1.492), which is parallel to each other and faces the input / output end faces 3a,
3b. The microlens array 2 is attached over almost the entire width of the incident end face 3a of the waveguide substrate 3, and the CCD array 4 is attached at the center of the emission end face 3b in the width direction.

【0028】導波路基板3は各レンズ部2aに対応して
同数(2028個)の光導波路7…を有している。光導
波路7は導波路基板3の一面3cに溝となって穿たれた
キャピラリ8に導波路コア9を充填して構成されてお
り、この光導波路7は一面3cにおいて入射端面3aか
ら出射端面3bにわたって設けられている。導波路コア
9は、マイクロレンズアレイ2と同一材料、すなわち、
上述の例ではDAI(屈折率1.57)や光学用ポリエ
ステル樹脂(屈折率1.63)から構成されている。
The waveguide substrate 3 has the same number (2028) of optical waveguides 7 ... Corresponding to each lens portion 2a. The optical waveguide 7 is configured by filling a capillary 8 which is formed as a groove on one surface 3c of the waveguide substrate 3 with a waveguide core 9, and the optical waveguide 7 is formed on the one surface 3c from the incident end surface 3a to the emitting end surface 3b. It is provided over. The waveguide core 9 is made of the same material as the microlens array 2, that is,
In the above example, it is made of DAI (refractive index 1.57) or optical polyester resin (refractive index 1.63).

【0029】各光導波路7…の入射端7aは導波路基板
3の入射端面3aにおいてマイクロレンズアレイ2の各
レンズ部2aに対向するように、レンズ部2a形成ピッ
チと同ピッチ(127μmピッチ)に離間して入射面3
a全幅にわたって配置されている。そして、各レンズ部
2aの焦点は各光導波路7の入射端7a位置に設定され
ており、直径127μmのレンズ部2aに入射した光は
直径8μmに縮小されて入射端7aに入光するようにな
っている。したがって、光導波路7は入射端7aに入光
した直径8μmの光を導くために幅8μm×深さ8μm
の断面矩形状に形成されている。
The incident ends 7a of the respective optical waveguides 7 are arranged at the same pitch (127 μm pitch) as the lens portion 2a forming pitch so as to face the respective lens portions 2a of the microlens array 2 on the incident end surface 3a of the waveguide substrate 3. Incident surface 3 apart
a It is arranged over the entire width. The focus of each lens portion 2a is set at the position of the incident end 7a of each optical waveguide 7, and the light incident on the lens portion 2a having a diameter of 127 μm is reduced to a diameter of 8 μm and enters the incident end 7a. Has become. Therefore, the optical waveguide 7 has a width of 8 μm and a depth of 8 μm in order to guide the light having a diameter of 8 μm incident on the incident end 7a.
Is formed in a rectangular cross section.

【0030】一方、各光導波路7の出射端7bは出射端
面3bにおいてCCDアレイ4を構成するCCD素子に
対向するように、CCD素子形成ピッチ(14μm)と
同ピッチに離間して出射端面3bの幅方向中央部に配置
されている。光導波路の中途部7cは入射端7aと出射
端7bとを繋ぐように二度直角に屈曲されている。
On the other hand, the emitting end 7b of each optical waveguide 7 is spaced at the same pitch as the CCD element forming pitch (14 μm) so that the emitting end 7b faces the CCD elements constituting the CCD array 4 on the emitting end surface 3b. It is arranged in the central portion in the width direction. The midway portion 7c of the optical waveguide is bent at a right angle twice so as to connect the entrance end 7a and the exit end 7b.

【0031】また、光導波路基板3の入射端面3aには
光導波路7の入射端7aを取り囲む外乱光制限部材10
が設けられている。外乱光制限部材10の中央位置に
は、円錐形、すなわち、光導波路7の入射端7aを底部
としてその径をレンズ部2aに向かって徐々に拡大する
光通過孔10aが形成されており、光通過孔10aの底
部は開口しており入射端7aを臨んでいる。この光通過
孔10aの壁面、つまり外乱光制限部材10のレンズア
レイ集光軸側側面の傾斜角度は、レンズ部2aの集光角
度に沿って設定されている。
Further, the disturbance light limiting member 10 surrounding the incident end 7a of the optical waveguide 7 is provided on the incident end face 3a of the optical waveguide substrate 3.
Is provided. At the center of the disturbance light limiting member 10, there is formed a conical shape, that is, a light passage hole 10a whose entrance end 7a of the optical waveguide 7 is a bottom portion and whose diameter is gradually enlarged toward the lens portion 2a. The bottom of the passage hole 10a is open and faces the incident end 7a. The inclination angle of the wall surface of the light passage hole 10a, that is, the side surface of the disturbance light limiting member 10 on the lens array focusing axis side is set along the focusing angle of the lens portion 2a.

【0032】外乱光制限部材10は導波路基板3の入射
端面3aに一体に形成されている。すなわち、外乱光制
限部材10は、導波路基板3を入射端面3aからマイク
ロレンズアレイ2側に、さらに、一面(光導波路形成
面)3cより基板厚み方向外側に突出させて構成されて
いる。そして、光通過孔10a内にはマイクロレンズア
レイ2や導波路コア9と同一材料(DAI,光学用ポリ
エステル樹脂等)が充填されている。したがって、導波
路コア9は光通過孔10a内の樹脂を介してマイクロレ
ンズアレイ2と一体に成形されている。
The disturbance light limiting member 10 is formed integrally with the incident end face 3a of the waveguide substrate 3. That is, the disturbance light limiting member 10 is configured by projecting the waveguide substrate 3 from the incident end face 3a to the microlens array 2 side and further outward from the one face (optical waveguide forming face) 3c in the substrate thickness direction. The same material (DAI, optical polyester resin, etc.) as that of the microlens array 2 and the waveguide core 9 is filled in the light passage hole 10a. Therefore, the waveguide core 9 is integrally formed with the microlens array 2 through the resin in the light passage hole 10a.

【0033】導波路基板3の入射端面3aおよび外乱光
制限部材10の頂面10bは金属反射膜11,12によ
って覆われており、さらには入射端面3a側に位置する
蓋板6の端面6aも金属反射膜13によって覆われてい
る。
The incident end face 3a of the waveguide substrate 3 and the top face 10b of the disturbance light limiting member 10 are covered with metal reflection films 11 and 12, and the end face 6a of the cover plate 6 located on the incident end face 3a side is also covered. It is covered with the metal reflection film 13.

【0034】なお、導波路基板3は上述した光導波路6
が形成できるように、横260mm×縦25mm×厚み
2mmの大きさとなっている。
The waveguide substrate 3 is the optical waveguide 6 described above.
The size is 260 mm in width × 25 mm in length × thickness of 2 mm so that can be formed.

【0035】蓋板6は、導波路基板3と同じアクリル
(PMMA:Polymethyl Methacrylate:屈折率1.4
92)からなっており、上記したように、入射端面3a
側に位置する蓋端面6aは金属反射膜13によって覆わ
れている。そして、蓋端面6aを外乱光制限部材10に
当接させた状態で蓋板6は導波路基板3の一面3c(光
導波路形成面)に張り付けられている。したがって、導
波路基板3のキャピラリ8は蓋板6によって閉塞されて
おり、これによって、光導波路7内の導波路コア9は導
波路コア9より屈折率の低い導波路基板3および蓋板6
によって囲まれている。
The cover plate 6 is made of the same acrylic material as the waveguide substrate 3 (PMMA: Polymethyl Methacrylate: refractive index 1.4).
92), and as described above, the incident end face 3a
The lid end surface 6 a located on the side is covered with the metal reflection film 13. The lid plate 6 is attached to the one surface 3c (optical waveguide forming surface) of the waveguide substrate 3 with the lid end surface 6a being in contact with the ambient light limiting member 10. Therefore, the capillaries 8 of the waveguide substrate 3 are closed by the cover plate 6, so that the waveguide core 9 in the optical waveguide 7 has a lower refractive index than the waveguide core 9 and the cover plate 6.
Is surrounded by.

【0036】このような外乱光制限部材10を設けてそ
の頂面10b、導波路基板3の入射端面3a、および蓋
板6の端面6aに金属反射膜11,12,13を設ける
ことにより、隣接するレンズ部2aから散乱光が入射端
7aに入射してクロストークが発生するのを防止してい
る。外乱光制限部材10によるクロストーク防止につい
ての詳細は後述する。
By providing such a disturbance light limiting member 10 and providing metal reflecting films 11, 12, 13 on the top surface 10b thereof, the incident end surface 3a of the waveguide substrate 3 and the end surface 6a of the cover plate 6, it is possible to make adjacent ones. The scattered light is prevented from entering the incident end 7a from the lens portion 2a and causing crosstalk. Details of crosstalk prevention by the ambient light limiting member 10 will be described later.

【0037】ところで、外乱光制限部材10の構造とし
ては、図1〜6に示すもののほか、図7,8に示すよう
にしてもよい。なお、図7は図4に相当する断面図であ
り、図8は図5に相当する断面図である。
Incidentally, the structure of the ambient light limiting member 10 may be one shown in FIGS. 7 and 8 in addition to those shown in FIGS. 7 is a sectional view corresponding to FIG. 4, and FIG. 8 is a sectional view corresponding to FIG.

【0038】すなわち、図7,8の示す外乱光制限部材
14と、図1〜6に示す外乱光制限部材10とは、その
高さが異なっており、図1〜6に示す外乱光制限部材1
0はレンズ部2aと入射端7aとの離間間隔のほぼ中間
位置に達する高さH1(図4参照)を備えているのに対
して、図7,8に示す外乱光制限部材14はレンズ部2
a間近に達する高さH2(図7参照)を備えており、こ
の点で、まず両外乱光制限部材10,14が相違してい
る。なお、この外乱光制限部材14の中央位置には、外
乱光制限部材10と同様、円錐形、すなわち、光導波路
7の入射端7aを底部としてその径をレンズ部2aに向
かって徐々に拡大する光通過孔14aが形成されてお
り、光通過孔14aの底部は開口して入射端7aを臨ん
でいる。
That is, the ambient light limiting member 14 shown in FIGS. 7 and 8 and the ambient light limiting member 10 shown in FIGS. 1 to 6 have different heights, and the ambient light limiting member shown in FIGS. 1
0 has a height H1 (see FIG. 4) that reaches a substantially intermediate position of the distance between the lens portion 2a and the incident end 7a, whereas the disturbance light limiting member 14 shown in FIGS. Two
It has a height H2 (see FIG. 7) that is close to a, and in this respect, the disturbance light limiting members 10 and 14 are first different. At the central position of the ambient light limiting member 14, as in the ambient light limiting member 10, there is a conical shape, that is, the entrance end 7a of the optical waveguide 7 is the bottom portion and its diameter is gradually enlarged toward the lens portion 2a. A light passage hole 14a is formed, and the bottom portion of the light passage hole 14a is open and faces the incident end 7a.

【0039】さらに、両外乱光制限部材10,14の相
違するのは次の点である。すなわち、外乱光制限部材1
4はその頂面14a、導波路基板3の入射端面3a、お
よび蓋板6の端面6aに金属反射膜11,12,13を
設ける他に、外乱光制限部材14の内周面、すなわち、
光通過孔14aの壁面にも金属反射膜15を形成してい
る。
Further, the differences between the ambient light limiting members 10 and 14 are as follows. That is, the ambient light limiting member 1
In addition to providing the metal reflection films 11, 12, 13 on the top surface 14a, the incident end surface 3a of the waveguide substrate 3, and the end surface 6a of the cover plate 4, 4 is the inner peripheral surface of the disturbance light limiting member 14, that is,
The metal reflection film 15 is also formed on the wall surface of the light passage hole 14a.

【0040】高さH2という背の高い外乱光制限部材1
4を設けてその光通過孔14aに金属反射膜15を形成
することにより、この金属反射膜15でも原稿面Gの外
乱光(原稿面Gで乱反射した光)を遮っている。このよ
うに、図7〜8に示すイメージセンサの構造では、外乱
光制限部材14の頂面14a、導波路基板3の入射端面
3a、および蓋板6の端面6aに設けた金属反射膜1
2,11,13によって外乱光を遮るだけではなく、高
さH2という背の高い外乱光制限部材14を設けてその
光通過孔14aに形成した金属反射膜15によっても外
乱光を遮っており、このような構成にすることで、クロ
ストークを防止している。
A tall disturbance light limiting member 1 having a height H2
4 is provided and the metal reflection film 15 is formed in the light passage hole 14a, so that the metal reflection film 15 also blocks the ambient light of the document surface G (light diffusely reflected by the document surface G). As described above, in the structure of the image sensor shown in FIGS. 7 to 8, the metal reflection film 1 provided on the top surface 14 a of the ambient light limiting member 14, the incident end surface 3 a of the waveguide substrate 3, and the end surface 6 a of the cover plate 6.
Not only the disturbance light is blocked by 2, 11, 13 but also the disturbance light is blocked by the metal reflection film 15 formed in the light passing hole 14a by providing the tall disturbance light limiting member 14 having the height H2, With such a structure, crosstalk is prevented.

【0041】次に、このイメージセンサ1の製造工程を
説明する。このイメージセンサ1の製造には、DAI等
を材料として毛細管現象を利用してマイクロレンズアレ
イ2や光導波路7を形成する第1の製法と、光学用ポリ
エステル樹脂等を材料として射出成形することによって
マイクロレンズアレイ2や光導波路7を形成する第2の
製法とがある。なお、以下の説明では、低背型の外乱光
制限部材10を有するイメージセンサ1の製法について
説明するが、高背型の外乱光制限部材14を有するイメ
ージセンサであっても同様の製法で製造できるのはいう
までもない。
Next, the manufacturing process of the image sensor 1 will be described. The image sensor 1 is manufactured by a first manufacturing method in which the microlens array 2 and the optical waveguide 7 are formed by using a capillary phenomenon using DAI or the like as a material and injection molding using an optical polyester resin or the like as a material. There is a second manufacturing method for forming the microlens array 2 and the optical waveguide 7. In the following description, a method of manufacturing the image sensor 1 having the low-profile disturbance light limiting member 10 will be described. However, even an image sensor having the high-profile disturbance light limiting member 14 is manufactured by the same method. It goes without saying that you can do it.

【0042】第1の製法 まず、導波路基板3と蓋板6とを射出成形する。蓋板6
は表面の平坦な矩形状をしているので、その作製は金型
を用いた一般的な射出成形により行えるので、その作製
工程についての説明は省略する。
First Manufacturing Method First, the waveguide substrate 3 and the cover plate 6 are injection molded. Lid plate 6
Has a rectangular shape with a flat surface, its manufacture can be performed by general injection molding using a mold, and therefore the description of its manufacturing process is omitted.

【0043】一方、導波路基板3はその表面にキャピラ
リ8を有して複雑であるので、その金型はフォトリソグ
ラフィ技術を利用して次のようにして形成する。
On the other hand, since the waveguide substrate 3 has a capillary 8 on its surface and is complicated, its mold is formed as follows using the photolithography technique.

【0044】すなわち、図9(a)に示すように、膜厚
が8μmのフォトレジスト膜21をシリコン基板20上
に形成し、さらに、その上にキャピラリ8形状のマスク
22を配置して紫外線23で露光することで、図9
(b)に示すように、マスク形状をフォトレジスト膜2
1に転写する。さらに、図9(c)に示すように、フォ
トレジスト膜21表面に塩化ニッケルの水溶液を用いた
電気メッキ法により金属薄膜23を作成する。そして、
この金属薄膜23の表面に金型支持体24をエポキシベ
ースの接着剤を用いて接着する。最後に、レジスト剥離
液を用いてフォトレジスト膜21を溶解することで、金
属薄膜23をシリコン基板20から分離する。これによ
って図9(d)に示すように、金属薄膜23と金属支持
体24とからなる導波路基板3用の金型30が完成す
る。
That is, as shown in FIG. 9A, a photoresist film 21 having a film thickness of 8 μm is formed on a silicon substrate 20, and a mask 8 having a shape of a capillary 8 is arranged on the photoresist film 21 to emit ultraviolet rays 23. By exposing with
As shown in (b), the mask shape is changed to the photoresist film 2
Transfer to 1. Further, as shown in FIG. 9C, a metal thin film 23 is formed on the surface of the photoresist film 21 by electroplating using an aqueous solution of nickel chloride. And
The mold support 24 is adhered to the surface of the metal thin film 23 using an epoxy-based adhesive. Finally, the metal film 23 is separated from the silicon substrate 20 by dissolving the photoresist film 21 using a resist stripping solution. As a result, as shown in FIG. 9D, the mold 30 for the waveguide substrate 3 including the metal thin film 23 and the metal support 24 is completed.

【0045】さらには、図10に示すように、この金型
30に面着してその間に導波路基板3および外乱光制限
部材10となる成形空間を形成する金型31と、光通過
孔10aを形成する中子32とを射出成形金型の技法に
より作製する。そして、金型30,31と中子32とを
組み付けたうえで、その内部に成形樹脂を注入すること
により、導波路基板3と外乱光制限部材10とを一体に
射出成形する。
Further, as shown in FIG. 10, a mold 31 which faces the mold 30 to form a molding space for the waveguide substrate 3 and the disturbance light restricting member 10, and a light passage hole 10a. The core 32 and the core 32 are formed by an injection molding technique. Then, the molds 30 and 31 and the core 32 are assembled, and a molding resin is injected into the mold 32, so that the waveguide substrate 3 and the ambient light limiting member 10 are integrally injection-molded.

【0046】このようにして作製した導波路基板3、外
乱光制限部材10、および蓋板6の所定部位、すなわ
ち、導波路基板3の入射端面3a、外乱光制限部材10
の頂面10b、および蓋板6の端面6aにそれぞれ金属
反射膜11,12,13を形成する。これら金属反射膜
11,12,13は例えばアルミニウム等の金属を蒸着
することより行う。
The waveguide substrate 3, the ambient light limiting member 10 and the predetermined portions of the cover plate 6 thus manufactured, that is, the incident end face 3a of the waveguide substrate 3, the ambient light limiting member 10 are formed.
The metal reflection films 11, 12, and 13 are formed on the top surface 10b of the substrate and the end surface 6a of the cover plate 6, respectively. The metal reflection films 11, 12, and 13 are formed by evaporating a metal such as aluminum.

【0047】このようにして形成した導波路基板3の一
面3cに蓋板6を接着する。接着は例えば超音波溶着に
より行う。
The cover plate 6 is bonded to the one surface 3c of the waveguide substrate 3 thus formed. Adhesion is performed by ultrasonic welding, for example.

【0048】一方、図11に示すように、マイクロレン
ズアレイ2を形成する金型33を用意する。金型33は
その一面33aにマイクロレンズアレイとなる成形空間
34が形成されているとともに、他面33bには、成形
空間34に連通する注入口35が開口している。そし
て、この金型33の一面33aに、導波路基板3の入射
端面3aを当接させる。このとき、外乱光制限部材10
が成形空間34に収納されるとともに、各光導波路7の
入射端7aが成形空間34のレンズ部2a形成部位と対
向するように、導波路基板3を金型33に対して位置合
わせしておく。
On the other hand, as shown in FIG. 11, a mold 33 for forming the microlens array 2 is prepared. The mold 33 has a molding space 34 that is a microlens array formed on one surface 33a, and an injection port 35 that communicates with the molding space 34 is opened on the other surface 33b. Then, the incident end surface 3a of the waveguide substrate 3 is brought into contact with the one surface 33a of the mold 33. At this time, the ambient light limiting member 10
Are housed in the molding space 34, and the waveguide substrate 3 is aligned with the mold 33 so that the incident end 7a of each optical waveguide 7 faces the lens portion 2a forming portion of the molding space 34. .

【0049】金型33に導波路基板3を当接させたの
ち、両者をクランプ用治具36によって固定して一体化
する。クランプ用治具36は治具板36aと、締め付け
ネジ体36bとからなっており、治具板36aを導波路
基板3の出射端面3bに当接させた状態で、治具板36
aと金型33とを締め付けネジ体36bによって連結し
て締め付けることで、金型33と導波路基板3とを一体
化する。このとき、治具板36aの導波路基板当接面に
は出射端7bとなるキャピラリ8の開口を囲むパッキン
37が設けられており、一方、金型33には、成形空間
34を囲んでパッキン38が設けられている。そのた
め、キャピラリ8およびキャピラリ8に連通する成形空
間34は注入口35を除いて密封される。
After the waveguide substrate 3 is brought into contact with the mold 33, both are fixed by the clamping jig 36 and integrated. The clamping jig 36 is composed of a jig plate 36a and a tightening screw body 36b. The jig plate 36a is brought into contact with the emitting end face 3b of the waveguide substrate 3 while the jig plate 36a is in contact with the jig plate 36a.
The mold 33 and the waveguide substrate 3 are integrated by connecting and tightening a and the mold 33 with a tightening screw body 36b. At this time, a packing 37 that surrounds the opening of the capillary 8 that serves as the emission end 7b is provided on the waveguide substrate contact surface of the jig plate 36a, while the mold 33 surrounds the molding space 34 and is packed. 38 are provided. Therefore, the capillary 8 and the molding space 34 communicating with the capillary 8 are sealed except for the injection port 35.

【0050】このようにして一体化した導波路基板3と
金型33とをチャンバ39内に挿入して、チャンバ39
内に設けた保持具40で保持する。保持具40は導波路
基板3および金型33を上下移動可能に支持している。
チャンバ39内には、5%の過酸化ベンゾイルを含むD
AIのモノマ溶液42が入れられた容器43が収納され
れている。容器43は保持具40の下方に配置されてい
る。なお、DAIモノマ溶液42中に含有される過酸化
ベンゾイルは後に加熱されるDAIモノマを高分子化さ
せる重合剤として作用するものである。
The waveguide substrate 3 and the mold 33 thus integrated are inserted into the chamber 39, and the chamber 39
It is held by a holder 40 provided inside. The holder 40 supports the waveguide substrate 3 and the mold 33 so as to be vertically movable.
The chamber 39 contains D containing 5% benzoyl peroxide.
A container 43 containing the AI monomer solution 42 is stored. The container 43 is arranged below the holder 40. The benzoyl peroxide contained in the DAI monomer solution 42 acts as a polymerizing agent for polymerizing the DAI monomer which is heated later.

【0051】次に、チャンバ39内を10-4Torrの
真空度まで真空引きして、DAIモノマ溶液42中に含
まれる気体を取り除くまで脱ガス処理を施し、その後、
保持具40を用いて導波路基板3および金型33を容器
43内まで下降させて、金型33のの注入口35をDA
Iモノマ溶液42に浸す。
Next, the inside of the chamber 39 is evacuated to a degree of vacuum of 10 -4 Torr, and a degassing process is performed until the gas contained in the DAI monomer solution 42 is removed.
Using the holder 40, the waveguide substrate 3 and the mold 33 are lowered into the container 43, and the injection port 35 of the mold 33 is filled with DA.
Immerse in I monomer solution 42.

【0052】DAIモノマ溶液42に注入口35を浸し
たのち、チャンバ39内部を真空から大気圧まで徐々に
変化するようにリークさせると、キャピラリ8および成
形空間34内の圧力がDAIモノマ溶液42の表面にか
かる圧力より相対的に小さくなるので、負圧状態で毛細
管現象が発生して、DAIモノマ溶液42が金型33お
よびキャピラリ8内に吸入される。このように、毛細管
現象による吸入効果を負圧で補助することによりDAI
モノマ溶液42を確実に吸入させることができる。
After immersing the inlet 35 in the DAI monomer solution 42, the interior of the chamber 39 is leaked so as to gradually change from vacuum to atmospheric pressure, and the pressure in the capillary 8 and the molding space 34 becomes equal to that of the DAI monomer solution 42. Since the pressure is relatively smaller than the pressure applied to the surface, the capillary phenomenon occurs in the negative pressure state, and the DAI monomer solution 42 is sucked into the mold 33 and the capillary 8. In this way, by assisting the inhalation effect of the capillary phenomenon with negative pressure, DAI
The monomer solution 42 can be surely inhaled.

【0053】金型33およびキャピラリ8にDAIモノ
マ溶液42が充填され、チャンバ39内が大気圧に達し
た後、保持具40を上昇させ、さらに金型33および導
波路基板3をクランプ用治具36から取り外す。そし
て、金型33およぴ導波路基板3をオーブン(図示省
略)等を用いて85℃で6時間加熱して内部のDAIモ
ノマ溶液42を高分子化する、すなわち、固形化する。
DAIモノマ溶液42が高分子すると、金型33を導波
路基板3から取り外し、余分となる注入口部分を切除す
ることで、光導波路7とマイクロレンズアレイ2とがで
き上がる。そして、光導波路7ができ上がった導波路基
板3の出射端面3b中央部にCCDアレイ4を取り付け
る。この際、光導波路7の出射端7bそれぞれに、CC
Dアレイ4の各CCD素子が対向するようにCCDアレ
イ4を取り付ける。
After the mold 33 and the capillary 8 are filled with the DAI monomer solution 42 and the pressure in the chamber 39 reaches the atmospheric pressure, the holder 40 is raised and the mold 33 and the waveguide substrate 3 are clamped. Remove from 36. Then, the die 33 and the waveguide substrate 3 are heated at 85 ° C. for 6 hours by using an oven (not shown) or the like to polymerize the DAI monomer solution 42 therein, that is, solidify.
When the DAI monomer solution 42 is polymerized, the optical waveguide 7 and the microlens array 2 are completed by removing the mold 33 from the waveguide substrate 3 and cutting off the extra injection port portion. Then, the CCD array 4 is attached to the central portion of the emission end face 3b of the waveguide substrate 3 on which the optical waveguide 7 is completed. At this time, CCs are attached to the respective output ends 7b of the optical waveguide 7.
The CCD array 4 is attached so that the CCD elements of the D array 4 face each other.

【0054】第2の製法 この製法においても、導波路基板3および蓋板6の製法
は、第1の製法と同一であるので、その製法についての
説明は省略する。
Second Manufacturing Method Also in this manufacturing method, the manufacturing method of the waveguide substrate 3 and the lid plate 6 is the same as the first manufacturing method, and therefore the description of the manufacturing method is omitted.

【0055】この製法は、簡単にいえば、マイクロレン
ズアレイ2と導波路コア7とを導波路基板3にインサー
ト成形するのであって、まず、導波路基板3および蓋板
6が収納される可動型44と、マイクロレンズアレイ2
形成用の固定型45とを用意する。
In brief, this manufacturing method insert-molds the microlens array 2 and the waveguide core 7 into the waveguide substrate 3, and first, the waveguide substrate 3 and the cover plate 6 are movable. Mold 44 and microlens array 2
A fixed mold 45 for forming is prepared.

【0056】可動型44には、導波路基板3と蓋板6と
を収納する収納空間44aと、型外部とパート面Aとを
連通させる吸引孔46とが形成されている。一方、固定
型45には、レンズアレイ形成用の成形空間47が形成
されている。成形空間47はパート面Aに開口してい
る。また、固定型45には、成形空間47に型外部から
成形樹脂を供給するゲート48とスプル49とが設けら
れている。
The movable die 44 is formed with an accommodation space 44a for accommodating the waveguide substrate 3 and the lid plate 6, and a suction hole 46 for communicating the outside of the die with the part surface A. On the other hand, the fixed die 45 has a molding space 47 for forming a lens array. The molding space 47 is open to the part surface A. Further, the fixed mold 45 is provided with a gate 48 and a sprue 49 for supplying a molding resin into the molding space 47 from the outside of the mold.

【0057】そして、可動型44の収納空間44aに蓋
板6と一体となった導波路基板3を収納したうえで、両
型44,45を接合し、さらに、吸引孔46から真空吸
入することで、成形空間47および導波路基板3のキャ
ピラリ8を脱気する。
Then, the waveguide substrate 3 integrated with the cover plate 6 is housed in the housing space 44a of the movable mold 44, the molds 44 and 45 are joined together, and vacuum suction is performed from the suction hole 46. Then, the molding space 47 and the capillaries 8 of the waveguide substrate 3 are degassed.

【0058】脱気した後、スプル49から成形空間47
内に溶融した注入樹脂50を注入する。注入樹脂50と
しては、光学用ポリエステル樹脂(例;鐘紡(株)製
O−PET[商品名]:屈折率1.63)を用いる。注
入された注入樹脂50はゲート48を介して成形空間4
7を充填したのち、各キャピラリ8内に注入される。こ
のとき、キャピラリ8内は脱気されているので、細径で
あるキャピラリ8内の端部まで注入樹脂50が行き渡
る。
After deaeration, the sprue 49 is moved to the molding space 47.
The molten injection resin 50 is injected into the inside. The injection resin 50 is an optical polyester resin (eg, manufactured by Kanebo Co., Ltd.)
O-PET [trade name]: refractive index 1.63) is used. The injected resin 50 is injected into the molding space 4 via the gate 48.
After being filled with 7, it is injected into each capillary 8. At this time, since the inside of the capillary 8 is deaerated, the injected resin 50 reaches the end of the capillary 8 having a small diameter.

【0059】成形空間47およびキャピラリ8内に充填
された注入樹脂50は強制冷却されて固化する。注入樹
脂50が冷却固化すると、固定型45と可動型44とを
分離し、さらに、ゲート48内で固化した余分な樹脂を
ゲート位置でマイクロレンズアレイ2から切断する。こ
れによって、光導波路7とマイクロレンズアレイ2とが
でき上がる。
The injection resin 50 filled in the molding space 47 and the capillary 8 is forcibly cooled and solidified. When the injected resin 50 is cooled and solidified, the fixed mold 45 and the movable mold 44 are separated, and the excess resin solidified in the gate 48 is cut from the microlens array 2 at the gate position. As a result, the optical waveguide 7 and the microlens array 2 are completed.

【0060】そして、光導波路7ができ上がった導波路
基板3の出射端面3b中央部にCCDアレイ4を取り付
ける。この際、光導波路7の出射端7bそれぞれに、C
CDアレイ4の各CCD素子が対向するようにCCDア
レイ4を取り付ける。
Then, the CCD array 4 is attached to the central portion of the emission end face 3b of the waveguide substrate 3 on which the optical waveguide 7 is completed. At this time, C is applied to each of the emitting ends 7b of the optical waveguide 7.
The CCD array 4 is attached so that the CCD elements of the CD array 4 face each other.

【0061】ところで、上記実施例では、導波路コア9
およびマイクロレンズアレイ2に適した材料として、第
1の製法では、DAI(Diallyl Isophthalate:屈折率
1.57)を、また、第2の製法では、光学用ポリエス
テル樹脂(非晶質ポリエステル共重合体 例;鐘紡(株)
製 "O−PET"[商品名]:屈折率1.63)を提示
した。しかしながら、導波路コア9およびマイクロレン
ズアレイ2の材料はこれら材料に限定されるものではな
く、次のような材料でもよい。すなわち、毛細管現象を
利用する第1の製法では、アリルジグリコールカーボネ
ート(例;三井石油化学製"RAV7"[商品名]:屈折
率1.503)が適している。また、射出成形法を用い
る第2の製法では、ポリカーボネート、ポリオレフィ
ン、スチレン系エラストマー等が適している。
By the way, in the above embodiment, the waveguide core 9
As a material suitable for the microlens array 2, DAI (Diallyl Isophthalate: refractive index 1.57) is used in the first manufacturing method, and an optical polyester resin (amorphous polyester copolymer) is used in the second manufacturing method. Example: Kanebo Co., Ltd.
Product "O-PET" [trade name]: refractive index 1.63) was presented. However, the materials of the waveguide core 9 and the microlens array 2 are not limited to these materials, and the following materials may be used. That is, allyl diglycol carbonate (eg; "RAV7" [trade name]: refractive index 1.503 manufactured by Mitsui Petrochemical Co., Ltd.) is suitable for the first manufacturing method utilizing the capillary phenomenon. Further, in the second manufacturing method using the injection molding method, polycarbonate, polyolefin, styrene elastomer and the like are suitable.

【0062】次に、各光導波路7の間でクロストークが
発生する理由、および、外乱光制限部材10,14を設
けることで、クロストークが防止できる理由を図13,
14に基づいて説明する。
Next, the reason why crosstalk occurs between the optical waveguides 7 and the reason why crosstalk can be prevented by providing the disturbance light limiting members 10 and 14 are shown in FIG.
14 will be described.

【0063】各レンズ部2aの開口数NAaは次の式
で求められる。
The numerical aperture NA a of each lens portion 2a is calculated by the following equation.

【0064】NAa=n0sinα… n0:レンズアレイ2の光屈折率 α:レンズ部2aの有効口径位置と焦点位置との間に形
成される角度(図13参照) これに対して、図14において、入射端7aに入射角度
θで入射したのち、導波路コア9の界面上のk点に角度
δで入射する入射光の臨界角δ相当の入射角(これ以上
入射角度θが大きくなれば、k点で反射せずに導波路コ
ア9を素通りする角度)をθ0とすると、導波路3の開
口数NAdは次の式で求められる。
NA a = n 0 sin α ... n 0 : optical refractive index of the lens array α: angle formed between the effective aperture position and the focal position of the lens portion 2a (see FIG. 13) In FIG. 14, an incident angle corresponding to the critical angle δ of incident light that is incident on the incident end 7a at the incident angle θ and then at the point k on the interface of the waveguide core 9 at the angle δ (the incident angle θ is larger than this). Then, if the angle (passing through the waveguide core 9 without being reflected at the k point) is θ 0 , the numerical aperture NA d of the waveguide 3 can be calculated by the following equation.

【0065】 NAd=n0sinθ0=√(n1 2−n2 2)… n0:導波路3外部の光屈折率(この場合はレンズアレ
イ2の光屈折率) n1:導波路コア9の光屈折率 n2:クラッドとなる導波路基板3、蓋板6の光屈折率 したがって、各レンズ部2aの開口数NAa=NAdであ
れば、レンズ部2aの口径幅(図13においてabで表
示)内に入射した光はレンズ部2aの焦点位置、すなわ
ち、入射端7aで焦点を結んで、問題なく光導波路7を
伝播していく。
NA d = n 0 sin θ 0 = √ (n 1 2 −n 2 2 ) ... n 0 : Optical refractive index outside the waveguide 3 (optical refractive index of the lens array 2 in this case) n 1 : Waveguide Optical Refractive Index n 2 of Core 9: Optical Refractive Index of the Waveguide Substrate 3 and the Cover Plate 6 to be Clad Therefore, if the numerical aperture NA a = NA d of each lens portion 2 a, the aperture width of the lens portion 2 a (see FIG. The light that has entered inside 13) is focused at the focal position of the lens portion 2a, that is, the incident end 7a, and propagates through the optical waveguide 7 without any problem.

【0066】これに対して、ab範囲より外側のP点
(図13参照)からレンズ部2aに入射して入射端7a
に達した光は、その入射角度θ1が入射光の臨界角δ相
当の入射角θ0より大きくなるため、導波路コア9の界
面を素通りして導波路基板3内に達するため、光導波路
7を伝播しない。
On the other hand, the light is incident on the lens portion 2a from a point P (see FIG. 13) outside the ab range, and the incident end 7a
Since the incident angle θ 1 of the light reaches the incident angle θ 1 is larger than the incident angle θ 0 corresponding to the critical angle δ of the incident light, the light reaches the inside of the waveguide substrate 3 without passing through the interface of the waveguide core 9. Do not propagate 7.

【0067】また、ab範囲より外側のQ点(図13参
照)からレンズ部2aに入射し、さらに、入射端3aで
はない入射端面7aから導波路基板3内に入射して隣の
光導波路7の側面に達した光は隣の光導波路7内に入射
する。しかしながら、この入射光が隣の導波路コア9の
界面j点において形成する角度δ1(図13参照)は光
導波路7界面の臨界角δ相当の入射角θ0より大きくな
る。そのため、入射光は光導波路7の界面で反射するこ
となく素通りし、光導波路7を伝播しない。
Further, the light enters the lens portion 2a from a point Q (see FIG. 13) outside the ab range, and further enters the inside of the waveguide substrate 3 from the incident end face 7a which is not the incident end 3a to adjoin the adjacent optical waveguide 7. The light that has reached the side surface of is incident on the adjacent optical waveguide 7. However, the angle δ1 (see FIG. 13) formed by this incident light at the interface j point of the adjacent waveguide core 9 is larger than the incident angle θ 0 corresponding to the critical angle δ of the interface of the optical waveguide 7. Therefore, the incident light passes through the optical waveguide 7 without being reflected, and does not propagate through the optical waveguide 7.

【0068】以上のことから、レンズ部2aの開口数N
aと光導波路7の開口数NAdとを一致させれば、クロ
ストークを起こすことなく光を伝播させることができ
る。しかしながら、実際上、レンズ部2aの開口数NA
aと光導波路7の開口数NAdとを一致させることは困難
である。なぜなら、そのような開口数NAa,NAdを得
られるような光屈折率を備えたレンズ部2a、導波路基
板3、導波路コア9の各材料を揃えることはほとんど不
可能である。
From the above, the numerical aperture N of the lens portion 2a is N.
If A a and the numerical aperture NA d of the optical waveguide 7 are matched, light can be propagated without causing crosstalk. However, in practice, the numerical aperture NA of the lens portion 2a
It is difficult to match a with the numerical aperture NA d of the optical waveguide 7. This is because it is almost impossible to align the materials of the lens portion 2a, the waveguide substrate 3, and the waveguide core 9 having the optical refractive indexes that can obtain such numerical apertures NA a and NA d .

【0069】そのため、(レンズ部2aの開口数NA
a)>(光導波路7の開口数NAd)として、レンズ部2
aで集光した光を100%光導波路7に入射することは
できないものの、クロストークの発生を完全に防止す
る、(レンズ部2aの開口数NAa)<(光導波路7
の開口数NAd)として、レンズ部2aで集光した光を
100%光導波路7に入射することはできるものの、ク
ロストークの発生はある程度許容する、のいずれかの構
成を取らざるを得ない。
Therefore, (the numerical aperture NA of the lens portion 2a is
a )> (numerical aperture NA d of the optical waveguide 7), the lens portion 2
Although 100% of the light condensed by a cannot be incident on the optical waveguide 7, it is possible to completely prevent the occurrence of crosstalk, by (numerical aperture NA a of the lens portion 2a) <(optical waveguide 7
As for the numerical aperture NA d ), although 100% of the light condensed by the lens portion 2a can be incident on the optical waveguide 7, the occurrence of crosstalk must be allowed to some extent. .

【0070】本発明では、(レンズ部2aの開口数NA
a)<(光導波路7の開口数NAd)として、レンズ部2
aで集光した光を100%光導波路7に入射させる一
方、外乱光制御部材10,14を設けることで、クロス
トークの発生を防止しており、これによって、クロスト
ークを起こすことなく、イメージセンサ1の感度を向上
させている。
In the present invention, (the numerical aperture NA of the lens portion 2a is
a ) <(numerical aperture NA d of the optical waveguide 7), the lens portion 2
While 100% of the light condensed by a is made incident on the optical waveguide 7, the disturbance light control members 10 and 14 are provided to prevent the occurrence of crosstalk, whereby the image can be generated without causing crosstalk. The sensitivity of the sensor 1 is improved.

【0071】また、NAd>NAaとすることで、NAd
=NAaの場合に比較し、臨界角δ相当の入射角θ0が相
対的に大きく(臨界角δが相対的に小さく)なり、光導
波路7内面が粗面であても光導波路7の壁面からの透過
損失を低減できる。同じ理由により、光導波路7の曲線
部(図2に示すように光導波路7の中途部7cには2カ
所の直角折り曲げ部が存在する)の壁面からの透過損失
も低減できる。
By setting NA d > NA a , NA d
= NA a , the incident angle θ 0 corresponding to the critical angle δ is relatively large (the critical angle δ is relatively small), and even if the inner surface of the optical waveguide 7 is rough, the wall surface of the optical waveguide 7 is large. The transmission loss from can be reduced. For the same reason, the transmission loss from the wall surface of the curved portion of the optical waveguide 7 (there are two right-angled bent portions in the midway portion 7c of the optical waveguide 7 as shown in FIG. 2) can be reduced.

【0072】一般に、加工面を平滑にするには加工時間
が長くなるうえに加工コストもかかる作業であり、この
ような平滑加工を緩和できる本発明のイメージセンサ1
では、その分、加工コストの低減と、加工時間の短縮化
が可能となっている。
Generally, it takes a long processing time to make the processed surface smooth and the processing cost is high, and the image sensor 1 of the present invention which can alleviate such smooth processing.
Thus, it is possible to reduce the processing cost and the processing time accordingly.

【0073】また、このイメージセンサ1では、マイク
ロレンズ2と導波路コア9とを同材質で形成しているた
め、両者の光屈折率/温度の違いは問題ではなくなり、
また、レンズ部2aと光導波路9との間の界面反射がな
くなり、透過損失を低減できるメリットがある。これ
は、光導波路の実効屈折率は導波路コアだけではなくク
ラッド部の屈折率変化の影響を受けるが、主として導波
路コアに依存しているからである。
Further, in this image sensor 1, since the microlens 2 and the waveguide core 9 are made of the same material, the difference in optical refractive index / temperature between them does not matter.
Further, there is an advantage that interface loss between the lens portion 2a and the optical waveguide 9 is eliminated, and transmission loss can be reduced. This is because the effective refractive index of the optical waveguide depends not only on the waveguide core but also on the refractive index change of the cladding portion, but mainly depends on the waveguide core.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、入射端の
周囲に設けた外乱光制限部材によって外乱光が遮断され
るために、クロストークを防止することができるように
なった。そのため、S/N比の高い光電変換効率が得ら
れる。
As described above, according to the present invention, the disturbance light is blocked by the disturbance light limiting member provided around the incident end, so that crosstalk can be prevented. Therefore, photoelectric conversion efficiency with a high S / N ratio can be obtained.

【0075】外乱光制限部材に光反射膜を形成すれば、
外乱光はこの光反射膜によって反射されるために、遮断
効果が高まり、さらに、クロストーク防止効果を高める
ことができる。
If a light reflection film is formed on the disturbance light limiting member,
Since the ambient light is reflected by this light reflection film, the blocking effect is enhanced and the crosstalk prevention effect can be enhanced.

【0076】光導波路を導波路基板に形成するととも
に、導波路基板と外乱光制限部材とを一体成形体から構
成すれば、これらを個別に製作して一体化する場合に比
べて、組み立て調整が容易になって、製造コストの低
減、および製造時間の短縮化が可能となった。
When the optical waveguide is formed on the waveguide substrate and the waveguide substrate and the disturbance light limiting member are formed of an integrally molded body, assembly and adjustment can be performed more than when these are individually manufactured and integrated. It has become easier to reduce the manufacturing cost and the manufacturing time.

【0077】光導波路とレンズアレイとを一体成形体か
ら構成すれは、レンズアレイと光導波路とを個別に製作
する構成に比べて、組み立て調整が容易になって、製造
コストの低減、および製造時間の短縮化が可能となっ
た。しかも光導波路は、任意の形状に製作可能となるの
で、結合光学系である光導波路と光電変換素子との相互
配置位置関係が任意となり、イメージセンサを小型化す
ることができる。
In the case where the optical waveguide and the lens array are integrally formed, the assembly and adjustment are easier, the manufacturing cost is reduced, and the manufacturing time is shorter than that in the configuration in which the lens array and the optical waveguide are manufactured separately. Can be shortened. Moreover, since the optical waveguide can be manufactured in any shape, the mutual arrangement positional relationship between the optical waveguide that is the coupling optical system and the photoelectric conversion element becomes arbitrary, and the image sensor can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のイメージセンサの概略構成
図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例のイメージセンサの平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view of the image sensor of the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例のイメージセンサの側面図であ
る。
FIG. 3 is a side view of the image sensor of the embodiment of FIG.

【図4】図3のA−A線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図5】図4のB−B線断面図である。5 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図6】実施例のイメージセンサの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of the image sensor of the embodiment.

【図7】イメージセンサの変形例であって、図4に相当
する断面図である。
7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4, which is a modified example of the image sensor.

【図8】イメージセンサの変形例であって、図5に相当
する断面図である。
8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 5, which is a modified example of the image sensor.

【図9】第1の製法の前期工程をそれぞれ示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing a first-half process of the first manufacturing method, respectively.

【図10】第1の製法の中期工程に用いられる金型の構
成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a mold used in a middle stage process of the first manufacturing method.

【図11】第1の製法の後期工程に用いられるチャンバ
の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a chamber used in a latter step of the first manufacturing method.

【図12】第2の製法に用いられる金型の構成を示す断
面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the structure of a mold used in the second manufacturing method.

【図13】クロストークが発生する理由の説明に供する
図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the reason why crosstalk occurs.

【図14】クロストークが発生する理由の説明に供する
図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the reason why crosstalk occurs.

【図15】第1の従来例の概略構成図である。FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a first conventional example.

【図16】第2の従来例の概略構成図である。FIG. 16 is a schematic configuration diagram of a second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 マイクロレンズアレイ 3 導波路基板 7 光導波路 7a 入射端 8 キャピラリ 10 外乱光制限部材 14 外乱光制限部材 2 Microlens Array 3 Waveguide Substrate 7 Optical Waveguide 7a Incident End 8 Capillary 10 Ambient Light Limiting Member 14 Ambient Light Limiting Member

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原稿面からの反射光を集光するレンズア
レイと、レンズアレイの集光位置に入射端を配置させて
当該入射端に入射した光を光電変換素子に導く光導波路
とを備えたイメージセンサにおいて、 外乱光が前記入射端に入射するのを制限する外乱光制限
部材を前記入射端の周囲に設けたことを特徴とするイメ
ージセンサ。
1. A lens array for condensing light reflected from an original surface, and an optical waveguide for arranging an incident end at a condensing position of the lens array and guiding the light incident on the incident end to a photoelectric conversion element. In the image sensor, an ambient light limiting member that limits ambient light from entering the incident end is provided around the incident end.
【請求項2】 前記外乱光制限部材に光反射膜を形成し
たことを特徴とする請求項1記載のイメージセンサ。
2. The image sensor according to claim 1, wherein a light reflecting film is formed on the disturbance light limiting member.
【請求項3】 前記光反射膜を前記外乱光制限部材のレ
ンズアレイ集光軸側側面に形成したことを特徴とする請
求項2記載のイメージセンサ。
3. The image sensor according to claim 2, wherein the light reflection film is formed on a side surface of the disturbance light limiting member on the lens array focusing axis side.
【請求項4】 前記外乱光制限部材のレンズアレイ集光
軸側側面を、レンズアレイの集光角度に沿って傾斜させ
たことを特徴とする請求項1記載のイメージセンサ。
4. The image sensor according to claim 1, wherein the side surface of the disturbance light limiting member on the lens array focusing axis is inclined along the focusing angle of the lens array.
【請求項5】 前記光導波路を導波路基板に形成すると
ともに、導波路基板と前記外乱光制限部材とを一体成形
体から構成したことを特徴とする請求項1記載のイメー
ジセンサ。
5. The image sensor according to claim 1, wherein the optical waveguide is formed on a waveguide substrate, and the waveguide substrate and the disturbance light limiting member are integrally formed.
【請求項6】 光導波路と前記レンズアレイとを一体成
形体から構成したことを特徴とする請求項1記載のイメ
ージセンサ。
6. The image sensor according to claim 1, wherein the optical waveguide and the lens array are formed as an integrally molded body.
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