JPS5846182B2 - 光電変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はファクシミリ等の送信系に用いる光電変換装置
に関するもので、原稿と１対１に対応する大きさの光電
変換素子を用いて、構造を簡略化することを目的とする
。

従来の光電変換装置では、第１図に示す様に送信原稿１
を螢光灯等の照明光源２で均一に照明し、その反射光を
レンズ３によって光電変換素子４に結像させて時系列の
電気信号を得ている。

この場合、光電変換素子４は、ＩＣ技術によって作られ
たＭＯＳ或いはＣＣＤ等で、２０閣程度のチップサイズ
であるため、送信原稿１としてＡ４（＝２００ｍｍＸ２
９０ｍ）を用いると、レンズの縮率は１／１０程度とな
り、送信原稿１から光電変換素子４までの距離は相当大
きく、そのため装置が大型化する欠点があった。

また現実には、第１図の如く、１組のレンズで製作可能
であるのは、原稿サイズとしてはＢ６版用程度迄で、Ａ
４版用の場合には２組のレンズを使用している。

これはＣＣＤ等のチップサイズが大きくなると、即ち総
ビット数が多くなると、コストが急激に上昇し、採算が
合わなくなるからである。

然るに２組のレンズを用いると、光学的に両者を結合す
るという調整作業が必要となってくる。

実際にはこの調整作業は現在製造上の一つの大きなネッ
クになっている。

これに対して光学系としてレンズを用いる代りに第２図
の様に螢光灯等の照明光源２で照明された送信原稿１か
らの反射光を簡単なライトガイド又はオプティカルファ
イバなどの導光系５を通じて大型センサアレイ６に導ひ
く方法も知られている。

この場合には原稿とセンサ間の距離はレンズを用いる系
に較べて大幅に短縮され、全体として小型化出来る利点
はあるが、導光系５とセンサとの位置合せが難しく、又
導光系５が高価であるなどの欠点がある。

以上の欠点を解決する方法として、導光系を用いないで
、センサと原稿を密着させて直接読み取る方式が提案さ
れている。

この方式として第３図ａ、ｂに示す如きものがある。

例えば第３図ａについて述べると、透光性基板７上に受
光素子８の列を形成し、その上部に透明保護層９を設け
たものである。

なおこの図では電極、配線関係は省略しである。

透光性基板７の下方におかれた照明光源２からの光束１
０は透光性基板７、受光素子８同志の間隙、透明保護層
９を通って送信原稿１を照明し、その反射光を受光素子
８で捕え、光電変換するものである。

この場合の受光素子より得られる光電変換出力は照明光
源から直接受光素子を照明する光束（妨害光となる）１
０′と原稿面からの反射光束（信号光となる）によるも
のの合成されたものであり、妨害光によってＳＮ比が低
下する欠点がある。

これに対し、第３図すは受光素子８と透光性基板７の間
に不透光性金属１１と透光性絶縁層１２を挿入している
。

この様にすると第３図ａの如き照明光源からの直接の妨
害光１０′は妨げ、そう言った意味でのＳＮ比は向上す
る。

ところが透明保護層９の厚み（送信原稿１と受光素子８
の距離に相当する。

）としては、送信原稿１に効率良く光を入射させ、その
反射光を受光素子８に導入するためにはある程度の厚さ
を必要とする。

極端な場合、送信原稿１と受光素子８を完全に密着させ
てしまうと、透光性基板７の下方の照明光源２からの光
束１０は、受光素子８自身や不透光性金属１１に遮られ
、受光素子８に対応する送信原稿１に有効に到達しない
。

受光素子８や不透光性金属層１１のない部分に対応する
送信原稿１には光束１０は到達するが、送信原稿１と受
光素子８が完全に密着していたのでは、反射光は受光素
子８に到達し得ない。

従って前述の如く透明保護層９はある程度の厚さを必要
とするが、送信原稿１からの反射光は透明保護層９内に
拡散伝達して１０″の如く隣接する受光素子８に到達し
、分解能が低下する欠点がある。

また実際的な製作面から考えた場合、透明保護層９の製
作の難しさがある。

即ち受光素子や配線等の製作プロセスが全部終了した後
で、透明であり、且つ耐摩耗の役目をも果す膜を、しか
も厚みをある程度の厚さ、即ち５０〜１００μｍもつけ
るという事は、蒸着、スパック。

塗布等いずれの方法によっても至難の技である。

特に透明保護層の密着性が問題になるが、膜製作時に温
度を上げるか、膜製作後アニーリニングするかの方法を
とれば多少密着性が良くなる事はわかっているが、受光
素子８の関係で高温にすると特性変化をもたらし、事実
上低温で密着性を良くすることは不可能に近い。

その上、膜厚が厚いので、熱歪によるクラックが発生し
、現在のところ有効な対策手段がないのが実状である。

本発明は前述の如き欠点を除去するため、凹部を有する
透光性絶縁基板に遮光層及び反射層を設けた密着読取り
方式の光電変換装置を提供するものであり、以下、図面
にもとづいて本発明の詳細な説明する。

第４図は本発明の一実施例を示す主走査方向の部分拡大
断面図、第５図は副走査方向の側断面図であり第１図〜
第３図との対応部分には同一番号を付けている。

１は原稿、２は螢光灯などの照明光源、７は複数個の凹
部を有する透光性基板、８は前記凹部廉直に形成された
受光素子列、（電極は省略する）、９は透明保護層、１
０は光源２より発せられる照明光で原稿を照明し、反射
光が受光素子へ達する光束であり、１０′は同じく光源
２より発せられる照明光で直接受光素子へ向かう妨害光
である。

１０″は隣接する受光素子に向かう光束が反射され、本
来の受光素子８に入射する光である。

１１は妨害光１０′を遮光する遮光層であり、不透明の
金属膜で出来ている。

この遮光層は少くとも前記受光素子８をおＳう様に主走
査方向の前記凹部底面部１１′とそれに連続した側面部
１１′に形成される。

この時凹部底面の遮光層１１′は光源２よりの直接光１
０′を遮光するものであり、側面の遮光層１１′は送信
原稿１からの反射光で、隣接する受光素子へ向かう成分
１０″を、反射させ、本来の受光素子８に向わせる役目
を果す。

従って隣接する受光素子へ洩れる妨害光が極めて少なく
なり、高分解能が確保される。

１２は遮光層の上を覆う様に連続的につけられた透明絶
縁層である。

７′は透光性基７の一部で、前記凹部を形成する壁でま
た遮光層１１″が表面に形成される台となり、また原稿
１がこの面に当接し原稿１と受光素子の間隔を保つとと
もに耐摩耗性、保護の役目も果たしている。

なお第３図の従来例では光源２からの照明光１０は受光
素子８同志の間隙を通って原稿１を照明する場合を示し
たが、本願の場合は、副走査方向の側断面間第５図に示
す如く、副走査側に片寄った透明窓１５を通って原稿１
に入射させる様にしている。

この透明窓１５は、電極を透明電極にするか、電極中に
穴をあけるか、透明窓の部分を迂回して、電極を形成す
れば良い。

従って第４図では入射光１０．１０’は点線で示してい
る。

次に第４図及び第５図を用いて動作原理について述べる
。

光源２より発する光束１０は第４図、第５図に示す様に
、副走査方向によった透明窓１５を通って原稿１を照明
し、原稿からの反射光は受光素子８に捕獲され、光電変
換される。

又照明光束の一部１０′は直接受光素子へ向かう光束で
あるが、底部の遮光層１１′によって遮光されるため受
光素子８へ達せず妨害とはならない。

又原稿１からの反射光は、四方、六方に拡散放射される
が、反射角の大きい光束１０″は、第４図に示す如く隣
接する受光素子８へ向かい、遮光層１１″で反射されて
本来の受光素子８に捕獲される。

従って隣接する受光素子８へ洩れる妨害光が極めて小さ
くなり、高分解能が確保される。

第５図の場合は副走査方向にストライプ状に溝を設け、
その溝底面に遮光層、絶縁層、受光素子、電極を埋没さ
せ、更にその上ｌこ透明保護層９を後から形成した場合
を示したが、本質的に溝底面に形成する必要のあるのは
受光素子と遮光層であって、副走査方向の電極は必ずし
も溝底面に埋没させる必要はない。

従って凹部は受光素子を設ける主走査方向の一ライン上
にのった部分だけでも良し）。

しかし、電極の耐摩耗性、原稿の接触によるカスのたま
り等の問題で副走査方向にも適当に凹部を設けることは
出来る。

又原稿と接触する凸部同種は耐摩耗性と関係するので、
ある程度以上の面積は必要とする。

第４図に於いては、遮光層１１は主走査方向に連続して
つけた場合を示したが、凸部７′の頂上は必ずしも必要
とせず、個々に分離しても構わない。

又透明絶縁層１２は基板７全面につけても良く、主走査
方向に一列に並んだ受光素子列に沿ってのみつけても良
い。

又前述の如く遮光層１１を個々に分離する場合は、透明
絶縁層も同じく個々に分離しても良く、この場合は遮光
層１１に用いる金属の酸化物で絶縁する事も可能である
。

又この透明絶縁層１２は、前述の如く基板全面につけて
、第５図の透明窓１５を覆う場合以外は透明である必要
はなく、単に電気的に絶縁性を有すれば良い。

又、遮光層１１そのものが、電気的に絶縁性を有すれば
、特にこの透明絶縁層１２は必要としないことは明らか
であろう。

次に製造プロセスについて述べる。

まず例えば大きさが１４０ｍｍＸ ５０ｍｍ、厚み１．
２ｍｍ、のダウコーニング社のホウ珪酸ガラス基板７０
５９を洗滌した後、５００℃〜６００℃で１０〜２０分
間熱処理する。

この熱処理は、ＣｄＳ形成後、活性化処理を行う時の熱
歪（熱膨張により基板がのびパターンピッチが大きくな
る）によるパターンピッチずれを防ぐためのもので、前
もって活性化温度近傍で熱処理を行っておいて、活性化
時の影響をなくしておくものである。

次にホｌ−ＩＪソ技術により、ガラス基板のエツチング
を行い、第６図ａの如く、凹部７″を設ける。

この凹部の深さは１０〜１００μｍ程度である。

次に遮光層１１として例えばＣｒ等の金属を真空蒸着又
はメッキ等により、基板全面につけ、第６図すのように
ホトリソ技術によって必要な部分のみを残す。

続いて透明絶縁層１２として例えば基板ガラスと同じ材
質のガラス等を７パツタリング等の方法でつける。

この後の工程は従来の方法と同じく、受光素子ＣｄＳを
化学析出により全面につけ、ホＩ−ＩＪソ技術で凹部底
面に相当する部分のみを残し、ハロゲン化合物と共に熱
処理する事により活性化をはかり、光導電性をもたせる
。

（第６図Ｃ）次にオーミック電極として、例えばＮｉＣ
ｒＡｕを真空蒸着により、全面につけ、ホｌ−ＩＪソ技
術により必要な部分のみを残す。

続いてブロッキング電極Ｔｅを同様にしてつける。

この後第６図ｄのように受光素子、電極等を保護する目
的で透明の保護層例えばＳｉＯ又はＳｉＯ２等をスパッ
タリング、電子ビーム蒸着その他の方法でつける。

この場合、原稿との接触、耐摩耗の役目は最初のガラス
基板の凸部Ｔ１が受けもってくれるので、透明保護層９
は特に耐摩耗的な役目は必要とせず、ゴミ、原稿紙のカ
ス等がつき難いもの、あるいはついてもすぐ除去される
様な構成であれば良い。

上記実施例から明らかなように本発明によれば、以下の
ような優れた効果を奏する。

：）原稿と受光素子の間隔をある程度保たせ、且つ原稿
との接触による耐摩耗の役目を果す透明な膜を、従来例
の如く製作プロセス終了後つけるという事は、温度制限
等により、密着性や熱歪によるクラックの問題がちって
実際上製作不可能である。

本願の如く、最初から透光性基板と一体でつくってしま
い、且つこの凸部７′に直接原稿を接触させる様な構造
にすると、受光素子８の上の透明保護層９の役目は軽減
され、単に受光素子を保護するだけで良く、その材料選
択、形成法が非常に容易となる。

透光性性基板７と一体となった凸部７′に原稿を密着さ
せ、主走査方向Ｉこ並んだ受光素子間の間隙ではなく、
副走査方向に片寄った方向から光を入射する様にしては
じめて実現可能の構造となる。

ｉ：）隣接する受光素子へ洩れる光束を防ぎ、分解能の
低下を防ぐ。

１［１）従来例の如く、送信原稿と受光素子の間に、オ
プティカルファイバー、その他層折率分布をもつ導光層
を別に設ける方式に比し、本発明の如く、透光性基板に
凹部とその側面の遮光層を一体として設ける事は、構成
が簡単になるばか、りでなく、製造プロセスが一貫した
同一のホトリソプロセスでできるので、全体としてのコ
ストが非常に安くなる。

即ちせっかく原稿と１対１に対応する大型イメージセン
サを試作しても、第２図の従来例の如く原稿と受光素子
の間にオプティカルファイバー、その他の光学系を用い
たのでは、第１図のレンズを用いた場合と比較して、コ
スト的には大差がすくすってしまう。

又本発明の如く基板と一体となったものでは、組立時に
おける調整作業というものが非常に簡単になる。

即ち従来例第１図、第２図の場合には、原稿と受光素子
の間の光学系の調整が実際の作業ではネックとなってい
る。

従って全体としての部品材料のコスト、組立時間等を含
めた全体コストが非常に安くなる。

曲）受光素子ＣｄＳを化学析出する前に透光性基板を熱
処理する事により、ＣｄＳ活性化時の熱歪によるパター
ン寸法の膨張によるピッチずれと、ＣｄＳ膜とガラス基
板の密着性の低下を防ぐ事が出来る。

以上述べたように本発明によれば、製造工程が単純化さ
れ、組立精度も向上し、光学読取の性能も改善できる工
業的にも優れた光電変換装置及びその製造方法を提供す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光学読取り系の斜視図、第２図は大型セ
ンサと導光系を用いた光学読取り系の斜視図、第３図ａ
、ｂは従来の密着読取り系の主走査方向部分断面図、第
４図は本発明の一実施例を示す光電変換装置の主走査方
向部分断面図、第５図は本実施例の副走査方向側断面図
、第６図は本実施例の製造工程を説明するための要部断
面図である。 １・・・・・・送信原稿、２・・・・・・光源、７・・
・・・・透光性基板、８・・・・・・受光素子、９・・
・・・・透明保護層、１０・・・・・・照明光束、１１
・・・・・・遮光層、１２・・・・・・透明絶縁層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第一主面の主走査方向に複数個の凹凸を有する透光
   性絶縁基板と、この絶縁基板の副走査方向の少なくとも
   一方向を除き、前記凹部底面及びその側面に形成された
   不透光性層と、この不透光性層を個別または連続的に覆
   う電気絶縁層と、前記凹部底置に夫々形成された光導変
   換素子とを備え、該光導電変換素子近傍の前記透光性絶
   縁基板の凸部ｆこ密接して置かれる原稿に、前記主走査
   方向に一列に並んだ光導電変換素子に対し、副走査方向
   にずれた方向で、且つ前記基板の第二主面より光を照射
   し、その反射光を前記光導電変換素子σと入射せしめる
   様になされた事を特徴とする光導電変換装置。