JPH10243165A - Optical image sensor with reduced light guide - Google Patents

Optical image sensor with reduced light guide

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Publication number
JPH10243165A
JPH10243165A JP4262697A JP4262697A JPH10243165A JP H10243165 A JPH10243165 A JP H10243165A JP 4262697 A JP4262697 A JP 4262697A JP 4262697 A JP4262697 A JP 4262697A JP H10243165 A JPH10243165 A JP H10243165A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
conversion element
optical waveguide
jig
image sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP4262697A
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Japanese (ja)
Inventor
Naoko Arai
尚子 荒井
Akio Miyata
昭雄 宮田
Yutaka Unuma
豊 鵜沼
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Priority to US09/024,344 priority patent/US5905836A/en
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Publication of JPH10243165A publication Critical patent/JPH10243165A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To attain excellent reading without pixel deviation by using a jig so as to fix a part connecting a polymer waveguide array and a photoelectric conversion element that detects a light propagated through a light guide path and converts the light into an electric signal. SOLUTION: A image sensor is made up of a waveguide type detection section consisting of a micro lens array 2, a light guide board 3 and a photoelectric conversion element 4 and up of a waveguide type linear light source 5. A jig which is, e.g. channel- shaped or square-shaped is provided to a part to which a polymer light guide path on a light guide path board 3 and a photoelectric conversion element 4 that converts a reflected light from an original 1 into an electric signal are connected to prevent a pitch between the photoelectric conversion element 4 and a core from being changed due to a temperature change. That is, even when a linear expansion coefficient of a material of the light guide path differs from that of the photoelectric conversion element 4, since the jig is inserted to the connection part between the light guide path and the photoelectric conversion element 4, the expansion in the transversal direction is suppressed. Since the structure of escaping the distortion in the transversal direction into the longitudinal direction is adopted, no irrational force is exerted to the jig.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ファクシミリ、複
写機、イメージスキャナなどの一次元読み取り光学系に
利用される光導波路を用いた縮小型イメージセンサに関
し、特に、外部温度が変化した場合であっても画素ずれ
のない良好な読み取りを行うことができる光導波路縮小
光学型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 a reduction type image sensor using an optical waveguide used for a one-dimensional reading optical system such as a facsimile machine, a copying machine, an image scanner, etc., and more particularly to a case where an external temperature changes. The present invention relates to an optical waveguide reduced optical image sensor capable of performing good reading with no pixel shift even if it is used.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ファクシミリ、イメージスキャナ
及びデジタル複写機等における画像読み取り需要が増加
してきたため、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及び小型化が期待されている。
従来、一次元イメージセンサには、縮小光学系を用いて
結像画面を読み取る縮小光学型イメージセンサと、1対
1の光学系を用いて等倍の結像画面を読み取る密着型イ
メージセンサとがある。
2. Description of the Related Art In recent years, demand for image reading in facsimile machines, image scanners, digital copiers and the like has been increasing, and therefore, high-performance and miniaturized one-dimensional image sensors for converting image information into electric signals are expected.
Conventionally, a one-dimensional image sensor includes a reduced optical image sensor that reads an imaged image using a reduced optical system, and a contact image sensor that reads an image image at 1: 1 magnification using a one-to-one optical system. is there.

【0003】縮小光学型イメージセンサは、低価格であ
り、かつ、高速読み取りが可能という利点がある反面、
レンズによる縮小結像が必要となるため素子サイズが大
きく小型化が困難であり、また光学系の調整が複雑なた
めに1台毎に調整せねばならないという欠点を有する。
The reduction optical image sensor has the advantages of being inexpensive and capable of high-speed reading,
Since a reduced image is required by a lens, the size of the element is large and it is difficult to reduce the size. Further, since the adjustment of the optical system is complicated, it has to be adjusted for each unit.

【0004】一方、密着型イメージセンサは、原稿から
光電変換素子アレイまでの距離が小さく調整が不要とい
う利点がある反面、光電変換素子アレイの寸法が大き
く、光電変換素子アレイを駆動する複雑な電子回路が必
要であり低価格化が困難であるという欠点を持ってい
る。
On the other hand, the contact type image sensor has the advantage that the distance from the document to the photoelectric conversion element array is small and no adjustment is required, but the size of the photoelectric conversion element array is large, and the complicated electronic element for driving the photoelectric conversion element array is required. It has the disadvantage that a circuit is required and it is difficult to reduce the price.

【0005】このため、最近、光導波路アレイを用いた
縮小イメージセンサが提案されており、この縮小イメー
ジセンサは、原稿面幅に形成されたマイクロレンズと、
該マイクロレンズで集光された光を導くために複数の導
波路が形成された光導波路基板と、光を受光して電気信
号に変換する光電変換素子アレイとからなる。そして、
この縮小イメージセンサを用いれば、低価格及び素子の
小型化を実現でき、また光学系の調整についても不要と
なる。
For this reason, recently, a reduced image sensor using an optical waveguide array has been proposed. This reduced image sensor includes a microlens formed over the width of a document surface,
It comprises an optical waveguide substrate on which a plurality of waveguides are formed for guiding the light condensed by the microlenses, and a photoelectric conversion element array for receiving light and converting the light into an electric signal. And
If this reduced image sensor is used, low cost and downsizing of the element can be realized, and adjustment of the optical system is unnecessary.

【0006】かかる縮小イメージセンサの光導波路に関
し、その材料として高分子材料をコアに用いるいくつか
の製造方法が知られている。その1つは、溝のパターン
が形成されたPMMA等の高分子材料からなるパターン
基板の溝の部分に、導波路のコア用のポリマー前駆体材
料を充填して、PMMA等の高分子からなる平面基板を
パターン基板の溝部に接するように密着させた後、紫外
線照射で光重合させることにより、高分子材料からなる
光導波路のコアを形成するサンドイッチ法である。
Regarding the optical waveguide of such a reduced image sensor, there are known several manufacturing methods using a polymer material for the core as the material. One is to fill a groove portion of a pattern substrate made of a polymer material such as PMMA with a groove pattern formed therein with a polymer precursor material for a core of a waveguide, and to form a polymer such as PMMA. This is a sandwich method in which a core of an optical waveguide made of a polymer material is formed by bringing a flat substrate into close contact with a groove of a pattern substrate and then performing photopolymerization by irradiation with ultraviolet light.

【0007】また、別の方法として、キャピラリとなる
溝のパターンが形成されたパターン基板のパターン面を
平面基板に密着させてキャピラリを形成した後、光導波
路のコアの原料であるポリマー前駆体を毛細管現象によ
り前記キャピラリに充填させてから、ポリマー前駆体を
高分子化させる真空キャピラリー法がある。
As another method, a capillary is formed by bringing a pattern surface of a pattern substrate, on which a pattern of grooves serving as a capillary is formed, into close contact with a flat substrate, and then a polymer precursor as a raw material of a core of an optical waveguide is formed. There is a vacuum capillary method in which the capillary is filled by the capillary phenomenon and then the polymer precursor is polymerized.

【0008】これらの方法によれば、パターン基板と平
面基板との境界に間隙を形成しないので、各コア間から
の漏れた光によるクロストークがなく、光導波特性に優
れた高分子光導波路を実現することができる。
According to these methods, since no gap is formed at the boundary between the pattern substrate and the planar substrate, there is no crosstalk due to light leaking from between the cores, and the polymer optical waveguide has excellent optical waveguide characteristics. Can be realized.

【0009】高分子光導波路を縮小光学系に用いた縮小
光学型イメージセンサでは、画像読み取り時に原稿面を
LEDにより照明を行い、原稿面の情報は光導波路のコ
ア部を通って光電変換素子に導かれ、画像情報の読み取
りを行うことができる。
In a reduction optical image sensor using a polymer optical waveguide for a reduction optical system, an original is illuminated by an LED when reading an image, and information on the original is passed through a core portion of the optical waveguide to a photoelectric conversion element. It is possible to read and read image information.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高分子
光導波路を応用した上記イメージセンサによれば、複数
のコア部が形成された光導波路を形成するPMMA等の
高分子材料の線熱膨張係数が光電変換素子形成材料と異
なる場合に、温度変化があると光電変換素子とコアのピ
ッチが変わり、その結果として画素ずれが生じて出力が
変化するため、良好な読み取りができなくなる。
However, according to the above-described image sensor to which the polymer optical waveguide is applied, the linear thermal expansion coefficient of the polymer material such as PMMA forming the optical waveguide having a plurality of cores formed thereon is small. When the material is different from the material for forming the photoelectric conversion element, if there is a temperature change, the pitch between the photoelectric conversion element and the core changes, and as a result, a pixel shift occurs and the output changes, so that good reading cannot be performed.

【0011】このため、かかる高分子光導波路を用いた
場合に、温度変化がもたらす画像読み取り精度の低下を
いかに除去するかが極めて重要な課題となっている。
For this reason, when using such a polymer optical waveguide, it is an extremely important issue how to remove a decrease in image reading accuracy caused by a temperature change.

【0012】そこで、本発明では、上記課題を解決し、
外部温度が変化しても光電変換素子の画素ピッチと高分
子光導波路のコアのピッチとを変えないようにして、画
素ずれのない良好な読み取りを行うことができる光導波
路縮小光学型イメージセンサを提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention solves the above problems,
By keeping the pixel pitch of the photoelectric conversion element and the pitch of the core of the polymer optical waveguide unchanged even when the external temperature changes, an optical waveguide reduced optical image sensor capable of performing good reading without pixel shift is provided. The purpose is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明は、原稿面からの光を高分子光導波路ア
レイを用いて縮小する光導波路縮小光学型イメージセン
サであって、光導波路を通して伝搬した光を検出して電
気信号に変換する光電変換素子と高分子導波路アレイを
結合する部分を治具で固定し、画素ずれを防止すること
を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical waveguide reduced optical image sensor for reducing light from a document surface by using a polymer optical waveguide array. The invention is characterized in that a portion connecting a photoelectric conversion element for detecting light propagated through a wave path and converting the light into an electric signal and a polymer waveguide array is fixed with a jig to prevent pixel shift.

【0014】また、第2の発明は、前記治具は、高分子
光導波路において光電変換素子と結合する部分を覆うコ
の字型若しくはロの字型の形状であることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, the jig has a U-shape or a U-shape which covers a portion of the polymer optical waveguide which is coupled to the photoelectric conversion element.

【0015】また、第3の発明は、前記治具は、上下方
向に隙間を持たせることを特徴とする。
Further, a third invention is characterized in that the jig has a gap in a vertical direction.

【0016】また、第4の発明は、前記治具は、前記光
電変換素子と線熱膨張係数が等しい部材を用いて形成さ
れることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the jig is formed using a member having a linear thermal expansion coefficient equal to that of the photoelectric conversion element.

【0017】このため、外部温度が変化した場合でも、
高分子光導波路の光電変換素子との結合部分は、長辺方
向の膨張が抑えられ、また、横(長辺)方向の歪みを縦
(短辺)方向に逃がすことになり、その結果治具に無理
がかかることなく横方向の膨張を抑え、高分子光導波路
と光電変換素子のコアのピッチが変わることなく、画素
ずれの無い良好な読み取りを行うことができる。
Therefore, even if the external temperature changes,
At the joint of the polymer optical waveguide and the photoelectric conversion element, expansion in the long side direction is suppressed, and distortion in the horizontal (long side) direction is released in the vertical (short side) direction. In this manner, it is possible to suppress the expansion in the horizontal direction without exerting excessive force, and to perform good reading without pixel shift without changing the pitch between the polymer optical waveguide and the core of the photoelectric conversion element.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本実施の形態では、200
dpiの分解能を持つ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
本発明を適用した場合を示すこととする。なお、本実施
の形態では、14μmピッチ、2048ピクセルのCC
Dである日本電気株式会社製μPD3743Dを光電素子とし
て使用している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, 200
A case in which the present invention is applied to a one-dimensional image sensor for G3 facsimile having a resolution of dpi (scan width 256 mm: corresponding to B4 paper) will be described. In the present embodiment, the CC of 14 μm pitch and 2048 pixels is used.
D, which is μPD3743D manufactured by NEC Corporation, is used as the photoelectric element.

【0019】図1は、本実施の形態で用いる光導波路縮
小光学型イメージセンサの構成を示す図である。図1に
示すように、この光導波路縮小光学型イメージセンサ
は、マイクロレンズアレイ2、光導波路基板3及び光電
変換素子4からなる導波路型光検出部と、導波路型直線
状光源5とからなる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide reduced optical image sensor used in the present embodiment. As shown in FIG. 1, this optical waveguide reduced optical image sensor is composed of a waveguide type photodetector comprising a microlens array 2, an optical waveguide substrate 3 and a photoelectric conversion element 4, and a waveguide type linear light source 5. Become.

【0020】マイクロレンズアレイ2は、原稿1からの
反射光を光導波路基板3の入射面に集光するレンズであ
り、光導波路基板3は、マイクロレンズアレイ2が集光
した光を光電変換素子4に導く光導波路を有するパター
ン基板である。また、光電変換素子4は、光導波路基板
3により導かれた光を電気信号に変換して出力する素子
である。
The microlens array 2 is a lens for condensing the reflected light from the document 1 on the incident surface of the optical waveguide substrate 3, and the optical waveguide substrate 3 converts the light condensed by the microlens array 2 to a photoelectric conversion element. 4 is a pattern substrate having an optical waveguide leading to 4. The photoelectric conversion element 4 is an element that converts light guided by the optical waveguide substrate 3 into an electric signal and outputs the electric signal.

【0021】ここで、本実施の形態で用いる光導波路縮
小光学型イメージセンサでは、光導波路基板3上の高分
子光導波路と、原稿1からの反射光を検出して電気信号
に変換する光電変換素子4とが結合する部分に、コの字
又はロの字型の治具を設けることにより、温度変化によ
り光電変換素子とコアのピッチが変化しないようにして
いる。なお、かかる治具には線熱膨張係数が光電変換素
子と等しい部材を用いるものとする。
Here, in the optical waveguide reduced optical image sensor used in the present embodiment, the polymer optical waveguide on the optical waveguide substrate 3 and the photoelectric conversion for detecting the reflected light from the original 1 and converting it into an electric signal. By providing a U-shaped or U-shaped jig at a portion where the element 4 is coupled, the pitch between the photoelectric conversion element and the core is not changed due to a temperature change. Note that a member having a linear thermal expansion coefficient equal to that of the photoelectric conversion element is used for the jig.

【0022】次に、図1に示す光導波路基板3について
具体的に説明する。図2は、図1に示す光導波路基板3
の構成を示す平面図であり、基板上にはマイクロレンズ
アレイ7に光を導く光導波路6が設けられている。まず
最初に、図2に示す光導波路基板3の作製要領について
説明する。なお、本実施の形態では特開平7−1788
25号公報に開示される射出成型法に基づいて光導波路
基板3を作製している。なお、この光導波路基板3の基
板材料としては、屈折率1.49のPMMAを使用し、光導
波路6のコア材料には、スリーボンドが製造した屈折率
1.53の紫外線硬化性樹脂TB3042を使用する。
Next, the optical waveguide substrate 3 shown in FIG. 1 will be specifically described. FIG. 2 shows the optical waveguide substrate 3 shown in FIG.
FIG. 2 is a plan view showing the configuration of FIG. 1, and an optical waveguide 6 for guiding light to a microlens array 7 is provided on a substrate. First, the procedure for manufacturing the optical waveguide substrate 3 shown in FIG. 2 will be described. In the present embodiment, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-1788
No. 25, the optical waveguide substrate 3 is manufactured based on the injection molding method. The substrate material of the optical waveguide substrate 3 is PMMA having a refractive index of 1.49, and the core material of the optical waveguide 6 is a refractive index material manufactured by Three Bond.
1.53 UV curable resin TB3042 is used.

【0023】まず、膜厚が9μmのフォトレジスト膜を
ガラス基板上に形成し、フォトリソグラフィ技術を用い
て溝パターンの転写を行う。そして、このフォトレジス
ト膜にマスクを密着させて紫外線を露光し現像処理を行
うと、マスクの溝のパターンがフォトレジスト膜に転写
され、キャピラリとなる溝のパターンが形成される。た
だし、金型からの射出成型時の転写率は90%程度であ
るため、フォトレジスト膜厚をコアの仕様である幅と深
さのサイズ8μmよりも大きめにする。
First, a photoresist film having a thickness of 9 μm is formed on a glass substrate, and a groove pattern is transferred using a photolithography technique. Then, when a mask is brought into close contact with the photoresist film and exposed to ultraviolet light to perform development processing, the pattern of the groove of the mask is transferred to the photoresist film, and the pattern of the groove serving as a capillary is formed. However, since the transfer rate at the time of injection molding from the mold is about 90%, the photoresist film thickness is set to be larger than the width and depth size of 8 μm which is the specification of the core.

【0024】次に、パターン化されたフォトレジスト膜
の表面に、塩化ニッケルの水溶液を用いて電気メッキに
より、厚さが10μmのニッケル製の金属薄板を形成
し、形成した金属薄板のパターン面の反対側の平面に支
持板を接着する。
Next, a 10 μm-thick nickel metal thin plate is formed on the surface of the patterned photoresist film by electroplating using an aqueous solution of nickel chloride, and the pattern surface of the formed metal thin plate is formed. Adhere the support plate to the opposite plane.

【0025】最後に、レジスト剥離剤を用いてフォトレ
ジスト膜を溶解することにより、金属薄板をガラス基板
から分離すると、射出成型機に使用可能な8μm矩形の
キャピラリとなる溝の形成された金型が製造される。P
PMAを用いて前記金型による射出成型を行い、キャピ
ラリとなる溝の形成されたパターンPMMA基板が製造
される。
Finally, the thin metal plate is separated from the glass substrate by dissolving the photoresist film using a resist stripping agent, and a mold having grooves formed into an 8 μm rectangular capillary usable in an injection molding machine is formed. Is manufactured. P
Injection molding is performed with the mold using PMA, and a patterned PMMA substrate having grooves formed as capillaries is manufactured.

【0026】なお、本実施の形態で作製した光導波路基
板3は、260mm×25mm×2mmのサイズであ
り、2048本の導波路を有し、加工した溝は、図2に
示すように、2つの屈曲部を持った縮小光学型導波路の
パターンとした。また、導波路のピッチは、光入射端で
127μm、光出射端で4μmであり、導波路のコア断
面の形状は正方形であり、サイズは幅と深さが各8μm
である。
The optical waveguide substrate 3 manufactured in the present embodiment has a size of 260 mm × 25 mm × 2 mm, has 2048 waveguides, and the processed grooves are formed as shown in FIG. A reduced optical waveguide pattern having two bent portions was used. The waveguide pitch is 127 μm at the light entrance end and 4 μm at the light exit end, the core cross section of the waveguide is square, and the width and depth are each 8 μm.
It is.

【0027】次に、光導波路基板3上の光導波路6の作
製について説明する。上記のように製造したパターン基
板の溝の部分に、光導波路6のコア用のポリマー前駆体
材料を充填し、平面基板(厚さ 0.5mm)をパターン基
板の溝部に接するように置き、これらをクランプ用治具
により密着させた後、紫外線照射により光重合させる。
そして、作製した高分子光導波路の側面を、 0.5μm以
下のサイズのダイアモンド含有懸濁液を用いた標準的な
研磨機器により研磨する。
Next, the fabrication of the optical waveguide 6 on the optical waveguide substrate 3 will be described. The groove portion of the pattern substrate manufactured as described above is filled with a polymer precursor material for the core of the optical waveguide 6, and a flat substrate (0.5 mm thick) is placed so as to be in contact with the groove portion of the pattern substrate. After being brought into close contact with a clamping jig, photopolymerization is performed by irradiation with ultraviolet light.
Then, the side surface of the produced polymer optical waveguide is polished by a standard polishing machine using a diamond-containing suspension having a size of 0.5 μm or less.

【0028】このように、本実施の形態では、射出成型
法に基づいて光導波路基板3のベースとなるパターン基
板を作製するとともに、サンドイッチ法を用いて該パタ
ーン基板上に光導波路6を形成することにより光導波路
基板3を作製している。なお、真空キャピラリー法を用
いた場合も同様に作製することができる。
As described above, in the present embodiment, the pattern substrate serving as the base of the optical waveguide substrate 3 is manufactured based on the injection molding method, and the optical waveguide 6 is formed on the pattern substrate using the sandwich method. Thus, the optical waveguide substrate 3 is manufactured. In addition, it can manufacture similarly when the vacuum capillary method is used.

【0029】次に、図2に示す光導波路基板と光電変換
素子との接合部について図3及び図4を用いて説明す
る。図3は、光導波路基板8と光電変換素子11とをコ
の字型治具9及び平板治具10を用いて接合した場合を
示す図であり、図4は、光導波路基板8と光電変換素子
11とをロの字型治具12を用いて接合した場合を示す
図である。
Next, the junction between the optical waveguide substrate and the photoelectric conversion element shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram showing a case where the optical waveguide substrate 8 and the photoelectric conversion element 11 are joined using a U-shaped jig 9 and a flat plate jig 10, and FIG. FIG. 9 is a diagram showing a case where the element 11 is joined using a square-shaped jig 12.

【0030】このように、本実施の形態では、光導波路
基板8の高分子光導波路と光電変換素子11との結合部
に、20℃の環境でコの字治具又はロの字型治具をはめ
込んで固定するようにしている。
As described above, in this embodiment, the joint between the polymer optical waveguide of the optical waveguide substrate 8 and the photoelectric conversion element 11 is provided with a U-shaped jig or a U-shaped jig at 20 ° C. To fix it.

【0031】また、図3に示すコの字型治具9を用いる
場合には、コの字型治具9のはめ込み後に、該コの字型
治具9で覆われていない部分をさらに平板治具10で覆
うことにより、図4に示すロの字型治具12と同様にす
る。その理由は、接合部の一辺が抑えられていないと光
導波路基板6に歪みが生ずるためである。なお、かかる
コの字型治具9を用いた場合には、これを上あるいは横
の2方向からはめ込むことができるため、はめやすい方
向から容易に固定することが可能となる。
When the U-shaped jig 9 shown in FIG. 3 is used, after the U-shaped jig 9 is fitted, the portion not covered with the U-shaped jig 9 is further flattened. By covering with a jig 10, it becomes the same as the square-shaped jig 12 shown in FIG. The reason is that if one side of the joint is not suppressed, the optical waveguide substrate 6 will be distorted. When the U-shaped jig 9 is used, the jig 9 can be fitted from two directions, that is, the top and the side, so that the jig 9 can be easily fixed from the direction in which it can be easily fitted.

【0032】ここで、図3及び図4にそれぞれ示すコの
字型治具9及びロの字型治具12のサイズは、内寸法横
が光導波路6と等しい30mmとし、内寸法縦は光導波
路6の厚さ2mmよりも上下4μmずつ大きくし、縦方
向に膨張してピッチがずれてもコアの深さサイズ8μm
の半分で抑えられ、しかも横方向の歪みを少しでも縦方
向に逃がすようにし、内寸法奥行きは5mmにした。
Here, the sizes of the U-shaped jig 9 and the U-shaped jig 12 shown in FIGS. 3 and 4, respectively, are 30 mm in the horizontal dimension and the optical waveguide 6 in the vertical dimension. The depth of the core is 8 μm even when the pitch is shifted due to expansion and contraction in the vertical direction by increasing the height 4 μm by 4 μm from the thickness 2 mm of the wave path 6
, And the distortion in the horizontal direction was released in the vertical direction even if slightly, and the inner dimension depth was set to 5 mm.

【0033】また、かかるコの字型治具9及びロの字型
治具12の材料には、線熱膨張係数が光電変換素子11
と等しい部材を用いる。例えば、光電変換素子11のシ
リコン部分の線熱膨張係数は約3×10-6/℃であるた
め、約2〜9×10-6/℃の線熱膨張係数を持つセラミ
ックスのような部材を用いることができ、本実施の形態
では、3.0×10-6/℃のSIALON、すなわちS
i、Al、O及びNからなる化合物のセラミックスを用
いている。
The material of the U-shaped jig 9 and the U-shaped jig 12 has a linear thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion element 11.
Use the same member as For example, since the linear thermal expansion coefficient of the silicon portion of the photoelectric conversion element 11 is about 3 × 10 −6 / ° C., a member such as ceramics having a linear thermal expansion coefficient of about 2 to 9 × 10 −6 / ° C. In this embodiment, SIALON of 3.0 × 10 −6 / ° C., that is, SALON
Ceramics of a compound consisting of i, Al, O and N are used.

【0034】また、光導波路の入射端にはPMMA製マ
イクロレンズアレイ7を張り付け、出射端面には光電変
換素子11を紫外線硬化性樹脂を用いて張り付ける。こ
こで、マイクロレンズアレイ7のサイズは直径125μ
mであり、光電変換素子11には、14μmピッチ、2
048ピクセルのCCDである日本電気株式会社製μP
D3743Dを採用した。
A micro lens array 7 made of PMMA is attached to the entrance end of the optical waveguide, and the photoelectric conversion element 11 is attached to the exit end surface using an ultraviolet curable resin. Here, the size of the microlens array 7 is 125 μm in diameter.
m, the photoelectric conversion element 11 has a pitch of 14 μm,
ΜP made by NEC Corporation, which is a 048 pixel CCD
D3743D was employed.

【0035】また、隣接した導波路でのクロストークを
なくすために導波路端面に光制限部材を設ける必要があ
る。このため、蒸着法若しくはスパッタ蒸着法により金
属反射膜をクラッド基板の端面に形成するか、又はLE
Dの光を吸収する色素を含む有機膜を塗布する。
In order to eliminate crosstalk between adjacent waveguides, it is necessary to provide a light limiting member on the end face of the waveguide. Therefore, a metal reflection film is formed on the end face of the clad substrate by an evaporation method or a sputter evaporation method,
An organic film containing a dye that absorbs the light of D is applied.

【0036】このように、光導波路基板8の光導波路の
出射端型にコの字型治具9又はロの字型治具12を介し
て光電変換素子11を張り付け、また、入射端側にマイ
クロレンズアレイ7を張り付けることにより、図5及び
図6に示す外観を持つ光導波路縮小光学型イメージセン
サが得られる。
As described above, the photoelectric conversion element 11 is attached to the exit end of the optical waveguide of the optical waveguide substrate 8 via the U-shaped jig 9 or the B-shaped jig 12, and the photoelectric conversion element 11 is attached to the incident end side. By attaching the microlens array 7, an optical waveguide reduced optical image sensor having the appearance shown in FIGS. 5 and 6 can be obtained.

【0037】次に、かかる光導波路縮小光学型イメージ
センサのもたらす効果について、従来の高分子光導波路
を利用したイメージセンサと対比しつつ説明する。な
お、ここで用いる従来のイメージセンサは、光導波路の
光電変換素子との結合部分にコの字型治具9やロの字型
治具12をはめ込まないイメージセンサとする。
Next, the effect of the optical waveguide reduced optical image sensor will be described in comparison with an image sensor using a conventional polymer optical waveguide. Note that the conventional image sensor used here is an image sensor in which the U-shaped jig 9 and the U-shaped jig 12 are not fitted to the coupling portion of the optical waveguide with the photoelectric conversion element.

【0038】具体的には、両高分子光導波路のコアの入
射端に、光源からの光を照射した原稿面からの反射光を
入射させて、その高分子光導波路からの出射光強度を光
電変換素子によって検出することにより、画像の取り込
みを行い、温度変化による影響を両者で比較した。な
お、温度は、クリーンオーブンで20℃から70℃まで
上昇させた。
Specifically, the reflected light from the original surface irradiated with the light from the light source is made incident on the incident ends of the cores of both the polymer optical waveguides, and the intensity of the light emitted from the polymer optical waveguides is measured. Images were captured by detecting with a conversion element, and the effects of temperature changes were compared between the two. The temperature was increased from 20 ° C. to 70 ° C. in a clean oven.

【0039】従来のイメージセンサでは、光導波路を形
成する高分子材料であるPMMAの線熱膨張係数が7×
10-6/℃であり、光電変換素子の線熱膨張係数と差が
大きいために光電変換素子と光導波路のコアのピッチが
変わり、中心を固定すると両端で各々約3画素のずれが
生じた。このため、解像度が劣化し、コントラストの悪
い画像となった。
In a conventional image sensor, the linear thermal expansion coefficient of PMMA, which is a polymer material forming an optical waveguide, is 7 ×.
10 −6 / ° C., and the difference between the linear thermal expansion coefficient of the photoelectric conversion element and the linear thermal expansion coefficient changed the pitch of the photoelectric conversion element and the core of the optical waveguide. . For this reason, the resolution was degraded, resulting in an image having poor contrast.

【0040】これに対して、本実施の形態で用いる光導
波路縮小光学型イメージセンサでは、光導波路と光電変
換素子の材料の線熱膨張係数が異なっていても、光導波
路と光電変換素子との結合部分に治具がはめ込まれてい
るため、横方向の膨張が抑えられた。
On the other hand, in the optical waveguide reduced optical image sensor used in the present embodiment, even if the linear thermal expansion coefficients of the optical waveguide and the material of the photoelectric conversion element are different, the optical waveguide and the photoelectric conversion element have different linear thermal expansion coefficients. Since the jig was fitted into the joint, lateral expansion was suppressed.

【0041】また、横方向の歪みを縦方向に逃がす構造
になっているため、治具に無理がかかることなく横方向
の膨張を抑えることができた。その結果、画素のずれが
無く良好な読み取りができ、解像度が優れたコントラス
トの良い画像が得られた。
Further, since the structure is such that the distortion in the horizontal direction is released in the vertical direction, the expansion in the horizontal direction can be suppressed without applying excessive force to the jig. As a result, good reading was possible without any pixel shift, and an image with excellent resolution and good contrast was obtained.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1発明
は、原稿面からの光を高分子光導波路アレイを用いて縮
小する光導波路縮小光学型イメージセンサであって、光
導波路を通して伝搬した光を検出して電気信号に変換す
る光電変換素子と高分子導波路アレイを結合する部分を
治具で固定し、画素ずれを防止するよう構成したので、
外部温度が変化した場合であっても、高分子光導波路の
コアと光電変換素子のピッチの変化を抑制し、もって画
素ずれのないコントラストの優れた良好な画像を得るこ
とができる。
As described in detail above, the first aspect of the present invention is an optical waveguide reduction optical image sensor for reducing light from a document surface using a polymer optical waveguide array, and which propagates through the optical waveguide. Since the part that couples the photoelectric conversion element that detects light and converts it to an electric signal and the polymer waveguide array is fixed with a jig and configured to prevent pixel displacement,
Even when the external temperature changes, it is possible to suppress a change in the pitch between the core of the polymer optical waveguide and the photoelectric conversion element, and to obtain a good image with excellent contrast without pixel shift.

【0043】また、第2の発明は、前記治具は、高分子
光導波路において光電変換素子と結合する部分を覆うコ
の字型若しくはロの字型の形状とするよう構成したの
で、高分子導波路と光電変換素子を容易に結合すること
ができる。
According to a second aspect of the present invention, the jig is formed to have a U-shape or a R-shape which covers a portion of the polymer optical waveguide which is coupled to the photoelectric conversion element. The waveguide and the photoelectric conversion element can be easily coupled.

【0044】また、第3の発明は、前記治具は、上下方
向に隙間を持たせるよう構成したので、治具に無理がか
かることなく横方向の膨張を抑えることができる。
According to the third aspect of the present invention, since the jig is configured to have a gap in the up-down direction, it is possible to suppress the expansion in the lateral direction without applying excessive force to the jig.

【0045】また、第4の発明は、前記治具は、前記光
電変換素子と線熱膨張係数が等しい部材を用いて形成す
るよう構成したので、光電変換素子及び治具の線熱膨張
の整合を図り、もって治具に掛かる負荷を軽減すること
ができる。
According to a fourth aspect of the present invention, since the jig is formed by using a member having the same linear thermal expansion coefficient as that of the photoelectric conversion element, the linear thermal expansion of the photoelectric conversion element and the jig can be matched. Therefore, the load on the jig can be reduced.

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

【図1】本発明に係わる高分子導波路縮小光学型イメー
ジセンサの概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a polymer waveguide reduced optical image sensor according to the present invention.

【図2】本発明に係わる導波路縮小光学型イメージセン
サの光導波路基板の構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical waveguide substrate of the waveguide-reduced optical image sensor according to the present invention.

【図3】本発明に係わる導波路縮小光学型イメージセン
サの光検出部の治具構成を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a jig configuration of a light detection unit of the waveguide reduced optical image sensor according to the present invention.

【図4】本発明に係わる導波路縮小光学型イメージセン
サの光検出部の治具構成を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a jig configuration of a light detection unit of the waveguide reduced optical image sensor according to the present invention.

【図5】本発明に係わる導波路縮小光学型イメージセン
サの光検出部を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view showing a light detection unit of the waveguide reduced optical image sensor according to the present invention.

【図6】本発明に係わる導波路縮小光学型イメージセン
サの光検出部を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a light detection unit of the waveguide-reduced optical image sensor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 原稿 2 マイクロレンズアレイ 3 光導波路基板 4 光電変換素子 5 光源 6 光導波路 7 マイクロレンズアレイ 8 導波路基板 9 コの字型治具 10 平板治具 11 光電変換素子 12 ロの字型治具 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Original 2 Microlens array 3 Optical waveguide board 4 Photoelectric conversion element 5 Light source 6 Optical waveguide 7 Microlens array 8 Waveguide board 9 U-shaped jig 10 Flat jig 11 Photoelectric conversion element 12 Square jig

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 原稿面からの光を高分子光導波路アレイ
を用いて縮小する光導波路縮小光学型イメージセンサで
あって、 光導波路を通して伝搬した光を検出して電気信号に変換
する光電変換素子と高分子導波路アレイを結合する部分
を治具で固定し、画素ずれを防止することを特徴とする
光導波路縮小光学型イメージセンサ。
An optical waveguide reduction optical image sensor for reducing light from a document surface using a polymer optical waveguide array, wherein the photoelectric conversion element detects light propagated through the optical waveguide and converts the light into an electric signal. An optical waveguide-reduced optical image sensor, characterized in that a portion connecting the polymer waveguide array and the polymer waveguide array is fixed with a jig to prevent pixel displacement.
【請求項2】 前記治具は、高分子光導波路において光
電変換素子と結合する部分を覆うコの字型若しくはロの
字型の形状であることを特徴とする請求項1記載の光導
波路縮小光学型イメージセンサ。
2. The optical waveguide according to claim 1, wherein the jig has a U-shape or a U-shape that covers a portion of the polymer optical waveguide that is coupled to the photoelectric conversion element. Optical image sensor.
【請求項3】 前記治具は、上下方向に隙間を持たせる
ことを特徴とする請求項1記載の光導波路縮小光学型イ
メージセンサ。
3. The optical waveguide reduced optical image sensor according to claim 1, wherein the jig has a gap in a vertical direction.
【請求項4】 前記治具は、前記光電変換素子と線熱膨
張係数が等しい部材を用いて形成されることを特徴とす
る請求項1記載の光導波路縮小光学型イメージセンサ。
4. The optical waveguide reduced optical image sensor according to claim 1, wherein said jig is formed using a member having a linear thermal expansion coefficient equal to that of said photoelectric conversion element.
JP4262697A 1997-02-26 1997-02-26 Optical image sensor with reduced light guide Pending JPH10243165A (en)

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JP4262697A JPH10243165A (en) 1997-02-26 1997-02-26 Optical image sensor with reduced light guide
US09/024,344 US5905836A (en) 1997-02-26 1998-02-17 Optical waveguide reduction optical image sensor
CNB981052614A CN1143145C (en) 1997-02-26 1998-02-26 Optical waveguide reduction optical image sensor

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