JPH1070259A - カラーイメージセンサ及びそれに用いる光導波路アレイの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光導波路縮小光学系を使用しながら製造が容
易であり、小型、軽量かつ低価格のカラーイメージセン
サ及びそれに用いる光導波路アレイの製造方法を提供す
ることにある。 【解決手段】 カラーイメージセンサは、白色光源であ
る白色蛍光管１０と、上下方向３列のマイクロレンズア
レイ１２と、３層の光導波路アレイ１４と、色フィルタ
付きの３ラインカラーＣＣＤ１６からなる構成である。
入力端から出力端にかけてピッチが狭くなるように各導
波路アレイ層１４ａ，１４ｂ，１４ｃにおいて導波路が
屈曲して形成されている。３ラインカラーＣＣＤ１６
は、感光部の受光素子（フォトダイオード）が３ライン
形成され、この受光素子アレイの各ラインは垂直方向に
導波路層と同間隔で配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードコピー画像
の一次元読み取り光学系に使用されるカラーイメージセ
ンサに係り、特に光導波路を用いたカラーイメージセン
サ及びそれに用いられる光導波路アレイの製造方法に関
する。

【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。従来より
一次元イメージセンサには、原稿幅と一対一の光学系を
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、原稿幅よりもセンサ長が短く
縮小光学系を用いて結像画像を読み取る縮小型センサと
がある。密着型イメージセンサは、セルフォックレンズ
アレイによって原稿からの反射光を光電変換素子に導く
構造である。縮小光学型イメージセンサは、レンズ一つ
とミラーを用いて、原稿からの反射光を光電変換素子に
導く構造である（以下レンズ縮小光学型イメージセンサ
という）。

【０００３】イメージセンサにおいて、カラー化が進め
られており、その方式としては、３種のカラーフィルタ
を切り替える方式、３色の光源を切り替える方式、色分
解フィルタ付きセンサを用いる方式などがある。カラー
フィルタ切り替え方式は、一つのラインＣＣＤを用いて
走査し、光路のどこかで各色毎に切り替えて点滅させる
方式である。光源切り替え方式は３色の光源を１ライン
毎に切り替えて点滅させる方式である。色分解フィルタ
付きセンサを用いる方式は、光電変換素子の前面に赤青
緑のフィルタが張り付けてあるもので、例えば３色のフ
ィルタがライン毎に１つずつ張り付けた３ラインカラー
ＣＣＤを用いる方式である。

【０００４】レンズ縮小光学型イメージセンサには、３
種のカラーフィルタを切り替える方式、色分解フィルタ
付きセンサを用いる方式、３色の光源を切り替える方式
などが用いられる。密着型イメージセンサには、光源切
り替え方式と色分解フィルタ付きセンサを用いる方式が
用いられる。

【０００５】さて、密着型イメージセンサは、セルフォ
ックレンズアレイに光電変換素子を密着させているの
で、光の進行方向には小型であるという利点を有する反
面、光電変換素子及びセルフォックレンズアレイが高価
であるにもかかわらず原稿幅と同じ幅を必要とするの
で、イメージセンサ全体が高価であった。また焦点深度
が浅く、原稿とセルフォックレンズアレイの距離の変動
によって画像がぼけやすいという欠点を有する。

【０００６】一方、縮小光学型イメージセンサは、焦点
深度が深く、レンズによって画像を縮小できるので光電
変換素子の小型化が可能となり、イメージセンサ全体が
低価格であるという利点を有する。反面、レンズの集光
及びミラーによる反射を用いるので、光学距離を必要と
し、光の進行方向に対する小型化には限界がある。ま
た、機械的光学系の調整が複雑であり、機械的安定性、
信頼性に欠けるという欠点もある。

【０００７】そこで、光導波路を用いた縮小光学系から
なる縮小光学型イメージセンサ（以下、光導波路縮小光
学型イメージセンサという）が提案されている。このイ
メージセンサは、原稿面からの反射光をマイクロレンズ
で光導波路へ導入し、光導波路からの出力光をＣＣＤか
らなる光電変換素子へ入力させる。

【０００８】この光導波路縮小光学型イメージセンサの
カラー化対応としては、一本の導波路を３本に分岐して
それぞれの出口にＲＧＢ（赤、緑、青）のフィルタを付
ける方法などがあり、導波路アレイが形成された基板内
で３分岐する構造と基板に対して垂直方向に３分岐する
構造が提案されている（特開平３−１７１８６５号公
報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の光導波
路縮小光学型イメージセンサの３分岐方式は、次の作成
上の問題がある。まず、光分岐は光エネルギーを２等分
する２分岐は作り易いが３等分する３分岐はピッチが狭
くなって作りにくい。たとえ基板平面内で３分岐したと
しても、それぞれの出力端にＲＧＢのカラーフィルタを
順に配置しなければならず、組み立てにくい。基板に垂
直に３分岐した場合はライン状にＲＧＢのカラーフィル
タを形成すればよいので組み立て性は良くなるが、現在
垂直方向への３分岐を形成するための適当な量産方法は
存在しないと考えられる。

【００１０】本発明の目的は、光導波路縮小光学系を使
用しながら製造が容易であり、小型、軽量かつ低価格の
カラーイメージセンサ及びそれに用いる光導波路アレイ
の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原稿
に白色光を照射する白色光源と、前記白色光源から発し
て原稿にて反射した光を集光するためのレンズと、前記
レンズによって集光された光を導く複数の導波路を有す
る光導波路アレイと、前記導波路より導かれた光が入射
して電気信号に変換する光電変換装置とを備えるカラー
イメージセンサである。前記光導波路アレイが３層の導
波路からなる積層構造を有し、透過した光が独立した３
色となるカラーフィルタを、導波路の各層に一色ずつ対
応させて具備することを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明は、前記カラーフィルタ
が、赤、緑、青のフィルタであることを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、前記光導波路アレイが
３層の導波路からなる積層構造から成り、透過した光が
独立した３色となる３種類の導波路形成用のコア材料
を、導波路の各層に一種類ずつ充填することを特徴とす
る。

【００１４】請求項４の発明は、前記光導波路アレイ
が、３層の導波路と、該導波路上にクラッド層を形成し
た積層構造から成り、導波路を透過した光が独立した３
色となる３種類のクラッド層形成用のクラッド材料を、
各クラッド層に一種類ずつ用いることを特徴とする。

【００１５】請求項５の発明は、請求項１、２、３又は
４記載のカラーイメージセンサであって、前記光電変換
装置が、３ラインに配置された受光素子を有して該ライ
ン間隔が前記光導波路の層間隔に一致させて形成される
１チップセンサであり、前記光導波路アレイの導波路の
各層に各ラインの受光素子を対応させて前記光電変換装
置を配置したことを特徴とする。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１、２、３又は
４記載のカラーイメージセンサであって、前記光電変換
素子装置が、１ラインに配置された受光素子を有する１
チップセンサであり、前記光導波路アレイは、各層の導
波路出力位置が層方向に重ならないように配置され、前
記光導波路アレイの導波路の各層に受光素子を対応させ
て前記光電変換素子装置を１つずつ配置したことを特徴
とする。

【００１７】請求項７の発明は、導波路形成用の複数の
溝を表面に形成したクラッド基板を積層して３層の中空
管を形成し、前記中空管に導波路形成用のコア材料を含
む溶液を毛細管吸い上げ法によって充填させた後、前記
コア材料を重合させて、３層の導波路を有する光導波路
アレイを形成することを特徴とする光導波路アレイの製
造方法である。

【００１８】請求項８の発明は、導波路形成用の複数の
溝を表面に形成したクラッド基板に他のクラッド基板を
重ねて密着し１層の中空管を形成し、前記中空管に導波
路形成用のコア材料を含む溶液を毛細管吸い上げ法によ
って充填させた後、前記コア材料を重合し、クラッド基
板を重ねて密着して前記作業を繰り返し、３層の導波路
を有する光導波路アレイを形成することを特徴とする光
導波路アレイの製造方法である。

【００１９】請求項９の発明は、複数の溝を表面に形成
したクラッド基板の溝形成面に導波路形成用のコア材料
を塗布した基板を形成し、該コア材料の塗布基板を重ね
て３層の導波路を形成し圧着した後、前記コア材料を重
合させて、３層の導波路を有する光導波路アレイを形成
することを特徴とする光導波路アレイの製造方法であ
る。

【００２０】請求項１０の発明は、複数の溝を表面に形
成したクラッド基板の溝形成面に導波路の形成材料を塗
布してスキージで掃き、前記溝を残して前記材料を除去
した後前記コア材料を重合し、更にその上部にコア材料
より屈折率の低いクラッド材料を塗布した後前記クラッ
ド材料を重合してクラッド層を形成し、該クラッド層の
上部にクラッド基板を重ねて前記作業を繰り返し、３層
の導波路を有する光導波路アレイを形成することを特徴
とする光導波路アレイの製造方法である。

【００２１】請求項１１の発明は、請求項８、９又は１
０記載の光導波路アレイの製造方法であって、前記コア
材料は、透過した光が独立した３色となる色素を混入し
た３種類の材料であり、導波路の各層に１種類ずつ用い
られていることを特徴とする。

【００２２】請求項１２の発明は、請求項１０記載の光
導波路アレイの製造方法であって、前記クラッド材料
は、透過した光が独立した３色となる色素を混入した３
種類の材料であり、各クラッド層に１種類ずつ用いられ
ていることを特徴とする。

【００２３】本発明において、前記光導波路アレイが３
層の導波路からなる積層構造を有するから、光導波路が
３分岐型のイメージセンサより作成が容易である。また
透過した光をそれぞれ混合すると白色となる３色のカラ
ーフィルタを、導波路の各層に一色ずつ対応させてライ
ンセンサである光電変換装置で信号変換するので、３分
岐型のイメージセンサのように色フィルタでカラー情報
を取り入れるのに比較して、信号処理によってＲＧＢ信
号が得られ簡単にカラー化できる。ＲＧＢのカラーフィ
ルタを用いれば、信号処理をすることなく直接ＲＧＢ信
号が得られる。更に、独立した３色となる光を透過する
３種類の材料を導波路に用いると、カラーフィルタが不
要で、作成が簡易化される。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００２５】＜第１実施形態＞図１は、本発明に係るカ
ラーイメージセンサの第１実施形態を示す構成斜視図で
ある。このカラーイメージセンサは、２００ｄｐｉの分
解能を有し、白色光源である白色蛍光管１０と、上下方
向３列のマイクロレンズアレイ１２と、３層の光導波路
アレイ１４と、色フィルタ付きの３ラインカラーＣＣＤ
１６からなる構成である。

【００２６】マイクロレンズアレイ１２は、各マイクロ
レンズが水平方向に１２５μｍピッチ、垂直方向に１０
５μｍピッチで配列されている。光導波路アレイ１４
は、赤色用導波路アレイ層１４ａ，緑色用導波路アレイ
層１４ｂ、青色用導波路アレイ層１４ｃを備える。各層
は１０５μｍピッチで積層されている。それぞれのアレ
イ層は、導波路が入力端で１２５μｍピッチ、出力端で
１０．５μｍピッチとなるよう形成されている。すなわ
ち、各導波路は、入力端から出力端にかけてピッチが狭
くなるように各導波路アレイ層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ
で屈曲して形成されている。３ラインカラーＣＣＤ１６
は、感光部の受光素子（フォトダイオード）が１０．５
μｍピッチで水平方向に配置され、この受光素子アレイ
の各ラインは垂直方向に１０５μｍピッチで配置されて
いる。受光素子アレイのラインに各１色ずつ赤色、緑
色、青色のカラーフィルタが取り付けられており、光は
カラーフィルタを通って受光素子に至る。

【００２７】ここで、光導波路アレイ１４の作成方法に
ついて説明する。光導波路アレイ１４の形成用クラッド
基板は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）、ア
クリル系のプラスチック、硝子等を用いており、導波路
をなすコア部の材料よりも屈折率が低く透明な材料を用
いる。図２に、このクラッド基板の上面図を示す。この
クラッド基板２１の表面に導波路形成用の溝２２を形成
する。溝２２は、幅が８μｍ、深さ８μｍ、入力部の間
隔が１２５μｍ、出力部の間隔が１０．５μｍであり、
入力部と出力部の間において、クラッド基板２１の面内
で２回、約９０°屈曲して形成されている。溝２２の作
成方法は、溝以外の部分をマスクし、例えばＲＩＥ（反
応性イオンエッチング）加工、イオンミリング、レーザ
ー加工等を用いてマスクされていない部分を削りとる方
法である。あるいは、射出成型法により、溝２２を有す
るクラッド基板２１を作成してもよい。こうして、溝パ
ターンを形成したクラッド基板２１を３枚用意する。

【００２８】図３に、このクラッド基板を積層した光導
波路形成基板を示す。３枚のクラッド基板２１ａ，２１
ｂ，２１ｃを、それぞれ溝形成面と非形成面が接するよ
うに、張り合わせる。更に、溝が形成されていない平板
２３をクラッド基板２１ｃの溝形成面に張り合わせる。
こうして、コア部形成用の中空管のアレイが３層積層さ
れた光導波路形成基板２４が形成される。クラッド基板
２１ａ，２１ｂ，２１ｃの層間隔は、３ラインＣＣＤの
ライン間隔１０５μｍに一致させて形成する。図４に示
すように、光導波路形成基板２４の入力端面を真空用エ
ポキシ樹脂２５で封止し、コア形成用中空管の一方の端
部を塞ぐ。

【００２９】コア部の注入形成には、毛細管吸い上げ法
を用い、コア形成用材料として紫外線重合材料を用い
る。図４に示すように、この材料を含む混合溶液（モノ
マー溶液）２６を真空チェンバー３３内に設置し、減圧
して溶液中に溶けた気体を取り除く。真空チェンバー３
３内を大気圧に戻して、上記光導波路形成基板２４を中
空管の解放端が下を向くように、内部に吊り下げて設置
する。再び、真空チェンバー３３内を真空にし、光導波
路形成基板２４を下降させて混合溶液２６に端部を浸け
る。毛細管現象により液が中空管の中を吸い上がる。更
に、真空チェンバー３３内を大気圧に戻すと、中空管と
外部の気圧差によって更に液が押し上げられ、完全に中
空管を満たす。光導波路形成基板２４に紫外線を照射
し、紫外線重合材料が重合してコアが形成されて、光導
波路アレイ１４が形成される。

【００３０】他のコア形成方法はサンドイッチ法であ
る。図５は、サンドイッチ法による光導波路アレイ形成
の説明図である。導波路溝を形成したクラッド基板２１
の上にコア材料２７を塗布し、更にその上に溝の未形成
面を下にしてクラッド基板２１を重ねる。このように、
順に３つのクラッド基板２１ａ，２１ｂ，２１ｃを重
ね、最上部の導波路溝にコア材料を塗布して溝を形成し
ていない平板２３を重ねる（同図（Ａ））。全体を圧着
し（同図（Ｂ））、紫外線２８を照射してコア材料２７
を重合させ、３層重ねの光導波路アレイ１４を形成する
（同図（Ｃ））。最後に光導波路アレイ１４の入力端面
と出力端面を研磨剤を用いて研磨する。

【００３１】更に他のコア形成方法はスキージ法であ
る。図６は、スキージ法による光導波路アレイ形成の説
明図である。導波路溝を形成したクラッド基板２１ａの
上にコア材料２７を塗布し（同図（Ａ））、スキージ２
９で掃いて溝にのみコア材料を充填し（同図（Ｂ））、
紫外線２８を照射して光重合させてコアを形成する（同
図（Ｃ））。次にクラッド基板とほぼ同じ低屈折率の紫
外線重合材料からなるクラッド材料３０をコアの上に塗
布し、溝の非形成面を下にしてクラッド基板２１ｂをク
ラッド材料３０の上に重ね（同図（Ｄ））、紫外線２８
を照射してクラッド材料３０を重合する（同図（Ｅ）参
照）。これを繰り返して、３つのクラッド基板２１ａ，
２１ｂ，２１ｃの各上にクラッド材料からなるクラッド
層３０ａ，３０ｂ，３０ｃを積層形成する。最上部に平
板２３を重ねて３層の導波路積層構造の光導波路アレイ
１４を形成する（同図（Ｆ）参照）。

【００３２】こうして形成した光導波路アレイ１４に対
し、各部品を用いて次のようにカラーイメージセンサを
組み立てる。光導波路アレイ１４の入力端端面に、導波
路と一対一にマイクロレンズが対応するようにマイクロ
レンズアレイ１２を接着する。マイクロレンズの径は導
波路間隔と同じにし、且つマイクロレンズのＮＡ（開口
数）を導波路のＮＡと同一にする。こうして原稿からの
反射光を最大限導波路へ導入できるようにすると同時
に、隣のレンズからの光が侵入しないようにして、解像
度を向上させる。光導波路アレイ１４の出力端に、導波
路と感光部のフォトダイオードが一対一に対応するよう
に３ラインカラーＣＣＤ１６を接着する。光導波路アレ
イ１２の入力端側の上部に白色蛍光管１０を配置する。

【００３３】このカラーイメージセンサの動作について
説明する。白色蛍光管１０を発した光が斜め方向から原
稿に照射され、反射光がマイクロレンズアレイ１２によ
り導波路に導入される。各導波路アレイ層１４ａ，１４
ｂ，１４ｃを通過した光は、３ラインカラーＣＣＤ１６
に到達して電気信号に変換される。実際には、このカラ
ーイメージセンサは、導波路アレイ層に垂直方向に移動
させながら２００ｄｐｉに該当する間隔で原稿を検出す
る。３層の導波路を通るＲＧＢ信号は層間隔に応じて原
稿の検出位置がずれるが、ＣＣＤ１６の各色毎の出力信
号をメモリに格納し、遅延して送り出すことにより、位
置ずれを補正することができる。

【００３４】本実施形態においては、カラーフィルタを
ＲＧＢとしたが、透過した光が独立した３色となるよう
な３色のフィルタでもよい。この場合は、ＣＣＤで検出
した光に基づいて、ＲＧＢ信号とする信号処理を行う。
また、クラッド基板は、片面のみに溝が形成されている
ものを用いたが、両面に溝が形成されているクラッド基
板を２枚積層し、両側から片面形成基板で挟み込んで積
層し、３層の導波路を形成するものでもよい。

【００３５】＜第２実施形態＞図７は、本発明に係るカ
ラーイメージセンサの第２実施形態を示す分解斜視図で
あり、図８は、このカラーイメージセンサの構成図であ
る。図８において、（Ａ）は各層のカラーイメージセン
サの上面図、（Ｂ）はカラーイメージセンサの側面図、
（Ｃ）はカラーイメージセンサの正面図である。このカ
ラーイメージセンサは、ＲＧＢの各層導波路アレイ３１
ａ，３１ｂ，３１ｃの入力端にマイクロレンズアレイ１
２を、出力端に１つずつ１ラインカラーＣＣＤ３２ａ，
３２ｂ，３２ｃを接着している構成である。この３個の
１ラインカラーＣＣＤのそれぞれに、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラ
ーフィルタが取り付けられている。（Ａ）に示すよう
に、赤用導波路アレイ３１ａは右端に、緑用導波路アレ
イ３１ｂは中央に、青用導波路アレイ３１ｃは左端に導
波路の出力部を寄せて形成している。こうして、各層の
導波路出力端を層方向に重なる部分がないように位置を
ずらして形成しているので、（Ｃ）に示すように、１ラ
インＣＣＤ３２ａ，３２ｂ，３２ｃを各層の導波路アレ
イ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの出力端に重ならないように
接着することができる。そのため、１ラインカラーＣＣ
Ｄ３２ａ，３２ｂ，３２ｃの厚さが１０５μｍ以上であ
っても、使用することができる。一般に１ラインカラー
ＣＣＤは、３ラインカラーＣＣＤよりも大幅に安価であ
るので、第１実施形態に比較してカラーイメージセンサ
自体も安価となる。

【００３６】＜第３実施形態＞第３実施形態のカラーイ
メージセンサは、カラーフィルタを用いないで導波路自
体にカラーフィルタの役割を与えたことを特徴とする。
説明上、第２実施形態と同一形状のカラーイメージセン
サを用いることとする。第２実施形態と異なり、１ライ
ンカラーＣＣＤはカラーフィルタを備えていないものと
する。

【００３７】各層のクラッド基板には、図９（Ａ）に示
す導波路溝が形成されている。まず、クラッド基板４１
ｃの溝形成面上に溝が未形成の平板２３を重ねて密着す
る。出力端面を樹脂でシールドして、図４に示すよう
に、入力端面をコア材料の混合液に浸し、前述した毛細
管吸い上げ法によって、中空管内にコア材料を充填す
る。この際、コア材料には、色素を混ぜずに青色波長領
域まで透過率の高いものを用いる。この層をＷ層とす
る。

【００３８】次に、図９（Ｂ）に示すように、Ｗ層に次
のクラッド基板４１ｂの溝形成面を重ねて密着する。同
様に、毛細管吸い上げ法によって、中空管内にコア材料
を充填する。コア材料には、青色波長領域を吸収する色
素としてビスアゾ系色素を混ぜる。この層をＹ層とす
る。図９（Ｃ）に示すように、このＹ層にクラッド基板
４１ａの溝形成面を重ねて密着する。毛細管吸い上げ法
によって、中空管内にコア材料を充填する。コア材料に
は、青色及び緑色波長領域を吸収する色素としてシアニ
ン系色素を混ぜる。この層をＲ層とする。Ｗ，Ｙ，Ｒの
各層導波路の透過分光特性を図１０に示す。Ｗ，Ｙ，Ｒ
の各層を透過した光スペクトルの引き算により３原色を
作り出すことができる。色素としては他に、Ｙ層として
ビスアゾ系色素、ベンゾチアゾール系色素、Ｒ層として
ナフトキノン系色素、インジゴ系色素等を用いることが
できる。

【００３９】サンドイッチ法で形成する場合及びスキー
ジ法で形成する場合には各々図５、図６で示す方法によ
り、透過波長領域の異なるコア材料を挟み込んだ３層導
波路構造を形成する。入力端面に導波路入力部の配列と
整合したマイクロレンズを接着し、一つの導波路入力部
に対応するように形成する。出力端面には１ラインＣＣ
Ｄを３個、それぞれの導波路に結合するように接着す
る。

【００４０】１ラインカラーＣＣＤ３２ａ，３２ｂ，３
２ｃの信号から、次のようにＲＧＢの信号を取り出す。
Ｗ層の信号からＹ層の信号を引き算し青の信号（Ｂ）を
取り出す。Ｙ層の信号からＲ層の信号を引き算し緑の信
号（Ｇ）を取り出す。Ｒ層からの信号はそのまま赤の信
号（Ｒ）として用いる。

【００４１】こうして、カラーフィルタを用いず、導波
路にカラーフィルタに相当する機能を持たせたので、１
ラインカラーＣＣＤにカラーフィルタを取り付ける工程
が不要で、組み立て性が向上する。

【００４２】＜第４実施形態＞第３実施形態では、コア
材料に色素を混入したが、本実施形態では、第１実施形
態に記載した図６のクラッド層に色素を混入する。すな
わち、図６（Ｆ）において、２１ａを赤色用導波路アレ
イ層、２１ｂを緑色用導波路アレイ層、２１ｃを青色用
導波路アレイ層とし、各アレイ層で赤、緑、青の光を透
過し出力する。コア材料は、第１実施形態と同様に透明
な材料を用い、色素は混入しない。上述のようにクラッ
ド層３０ａに青色及び緑色波長領域を吸収する色素を、
クラッド層３０ｂに赤色及び青色波長領域を吸収する色
素を、クラッド層３０ｃに赤色及び緑色波長領域を吸収
する色素を混入する。光導波路アレイの作成プロセス
は、図６と同じなので、説明は省略する。

【００４３】コア層を伝搬する光は、クラッド層３０
ａ，３０ｂ，３０ｃに漏れて、混入した色素に吸収され
る。そして、赤色用導波路アレイ層２１ａから赤色光
が、緑色用導波路アレイ層２１ｂからは緑色光が、青色
用導波路アレイ層２１ｃからは青色光が出力される。こ
うして各導波路が、カラーフィルタを用いず、カラーフ
ィルタに相当する機能を有することになる。

【００４４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、透過した光が
独立した３色となるカラーフィルタを、導波路の各層に
一色ずつ対応させてラインセンサである光電変換装置で
信号変換するので、水平型の３分岐型のイメージセンサ
のように微小色フィルタでカラー情報を取り入れるのに
比較して、作成が容易で、信号処理によってＲＧＢ信号
が得られ簡単にカラー化できる。請求項２の発明では、
ＲＧＢのカラーフィルタを用いれば、信号処理をするこ
となく直接ＲＧＢ信号が得られる。更に、請求項３及び
４の発明によれば、独立した３色となる光を透過する３
種類の材料を導波路あるいはクラッド層に用いること
で、カラーフィルタが不要で同様の効果を得ることがで
きると同時に、カラーフィルタを取り付ける工程を省く
ことができ、組み立て性が向上する。

【００４５】請求項５の発明によれば、３ラインの１チ
ップセンサを用いるので、部品点数が少なく、小型化が
可能となる。また請求項６の発明によれば、１ラインに
配置された受光素子を有する１チップセンサを用い、前
記光導波路アレイが、各層の導波路出力位置が層方向に
重ならないように配置されているので、安価な１ライン
の１チップセンサを重ならないように配置実装でき、３
ラインセンサよりも装置価格を安くできる。

【００４６】請求項７〜１２の発明は、３層の光導波路
アレイの製造方法を示しており、垂直方向の３分岐型の
光導波路に比較すれば、極めて作成が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカラーイメージセンサの第１実施
形態を示す構成斜視図である。

【図２】クラッド基板の上面図である。

【図３】クラッド基板を積層した光導波路形成基板の断
面図である。

【図４】毛細管吸い上げ法を示す説明図である。

【図５】サンドイッチ法による光導波路アレイ形成の説
明図である。

【図６】スキージ法による光導波路アレイ形成の説明図
である。

【図７】本発明に係るカラーイメージセンサの第２実施
形態を示す分解斜視図である。

【図８】このカラーイメージセンサを示す構成図であ
る。

【図９】本発明に係るカラーイメージセンサの第３実施
形態における光導波路アレイ形成の説明図である。

【図１０】Ｗ，Ｙ，Ｒの各層導波路の透過分光特性を示
す特性図である。

【符号の説明】

１０ 白色蛍光管 １２ マイクロレンズアレイ １４ 光導波路アレイ １６ ３ラインカラーＣＣＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 学 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 荒井 尚子 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 片岡 照幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿に白色光を照射する白色光源と、 前記白色光源から発して原稿にて反射した光を集光する
   ためのレンズと、 前記レンズによって集光された光を導く複数の導波路を
   有する光導波路アレイと、 前記導波路より導かれた光が入射して電気信号に変換す
   る光電変換装置と、を備え、 前記光導波路アレイが３層の導波路からなる積層構造を
   有し、透過した光が独立した３色となるカラーフィルタ
   を、導波路の各層に一色ずつ対応させて具備することを
   特徴とするカラーイメージセンサ。
2. 【請求項２】 前記カラーフィルタは、赤、緑、青のフ
   ィルタであることを特徴とする請求項１記載のカラーイ
   メージセンサ。
3. 【請求項３】 原稿に白色光を照射する白色光源と、 前記白色光源から発して原稿にて反射した光を集光する
   ためのレンズと、 前記レンズによって集光された光を導く複数の導波路を
   有する光導波路アレイと、 前記導波路より導かれた光が入射して電気信号に変換す
   る光電変換装置と、を備え、 前記光導波路アレイが３層の導波路からなる積層構造か
   ら成り、透過した光が独立した３色となる３種類の導波
   路形成用のコア材料を、導波路の各層に一種類ずつ充填
   することを特徴とするカラーイメージセンサ。
4. 【請求項４】 原稿に白色光を照射する白色光源と、 前記白色光源から発して原稿にて反射した光を集光する
   ためのレンズと、 前記レンズによって集光された光を導く複数の導波路を
   有する光導波路アレイと、 前記導波路より導かれた光が入射して電気信号に変換す
   る光電変換装置と、を備え、 前記光導波路アレイが、３層の導波路と、該導波路上に
   クラッド層を形成した積層構造から成り、導波路を透過
   した光が独立した３色となる３種類のクラッド層形成用
   のクラッド材料を、各クラッド層に一種類ずつ用いるこ
   とを特徴とするカラーイメージセンサ。
5. 【請求項５】 前記光電変換装置は、３ラインに配置さ
   れた受光素子を有し、該ライン間隔が前記光導波路の層
   間隔に一致させて形成される１チップセンサであり、 前記光導波路アレイの導波路の各層に各ラインの受光素
   子を対応させて前記光電変換装置を配置したことを特徴
   とする請求項１、２、３又は４記載のカラーイメージセ
   ンサ。
6. 【請求項６】 前記光電変換素子装置は、１ラインに配
   置された受光素子を有する１チップセンサであり、 前記光導波路アレイは、各層の導波路出力位置が層方向
   に重ならないように配置され、 前記光導波路アレイの導波路の各層に受光素子を対応さ
   せて前記光電変換素子装置を１つずつ配置したことを特
   徴とする請求項１、２、３又は４記載のカラーイメージ
   センサ。
7. 【請求項７】 導波路形成用の複数の溝を表面に形成し
   たクラッド基板を積層して３層の中空管を形成し、前記
   中空管に導波路形成用のコア材料を含む溶液を毛細管吸
   い上げ法によって充填させた後、前記コア材料を重合さ
   せて、 ３層の導波路を有する光導波路アレイを形成することを
   特徴とする光導波路アレイの製造方法。
8. 【請求項８】 導波路形成用の複数の溝を表面に形成し
   たクラッド基板に他のクラッド基板を重ねて密着し１層
   の中空管を形成し、前記中空管に導波路形成用のコア材
   料を含む溶液を毛細管吸い上げ法によって充填させた
   後、前記コア材料を重合し、クラッド基板を重ねて密着
   して前記作業を繰り返し、 ３層の導波路を有する光導波路アレイを形成することを
   特徴とする光導波路アレイの製造方法。
9. 【請求項９】 複数の溝を表面に形成したクラッド基板
   の溝形成面に導波路形成用のコア材料を塗布した基板を
   形成し、該コア材料の塗布基板を重ねて３層の導波路を
   形成し圧着した後、前記コア材料を重合させて、 ３層の導波路を有する光導波路アレイを形成することを
   特徴とする光導波路アレイの製造方法。
10. 【請求項１０】 複数の溝を表面に形成したクラッド基
    板の溝形成面に導波路の形成材料を塗布してスキージで
    掃き、前記溝を残して前記材料を除去した後前記コア材
    料を重合し、更にその上部にコア材料より屈折率の低い
    クラッド材料を塗布した後前記クラッド材料を重合して
    クラッド層を形成し、該クラッド層の上部にクラッド基
    板を重ねて前記作業を繰り返し、 ３層の導波路を有する光導波路アレイを形成することを
    特徴とする光導波路アレイの製造方法。
11. 【請求項１１】 前記コア材料は、透過した光が独立し
    た３色となる色素を混入した３種類の材料であり、導波
    路の各層に１種類ずつ用いられていることを特徴とする
    請求項８、９又は１０記載の光導波路アレイの製造方
    法。
12. 【請求項１２】 前記クラッド材料は、透過した光が独
    立した３色となる色素を混入した３種類の材料であり、
    各クラッド層に１種類ずつ用いられていることを特徴と
    する請求項１０記載の光導波路アレイの製造方法。