JPS60245354A - 接触形イメ−ジセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、像情報読み取りセンサすなわちイメージセン
サにかかるものであり、特にレンズ系ヲ使用しないで直
接的に情報を読み取る接触形イメージセンサに関するも
のである。

〔発明の背景〕

ファクタばり装置、を子メールあるいは複写機などにお
いては、所定の原稿読み取り装置が必要であるが、かか
る装置としては通常イメージセンサと該イメージセンサ
の撮１象ｒｆＪｔ−焦点面とする縮小投影光学系とが使
用される。

このイメージセンサとしては、ｃｃＤ（電荷結合素子）
などのデバイスが用いられる。しかしこのタイプで杜、
縮小投影光学系及び焦点合せのための調整機構が必要で
゛あることから装置が大型化するという不都合がある。

これを改善するため、密着形センサが考案されている。

このタイプでは屈折率分布形微小ロツドンンズアレイあ
るいは光フアイバアレイなどの１：１の光学系が使用さ
れるが、これらの光学系は高価であるとともに、焦点調
整機構が必要であり、また装置の小型化にも限界がある
。

かかる観点から、原稿読み取り装置の小型化。

低コスト化あるいは製造工程の簡略化を図るために、収
束性光学系や光ファイバなどの導光系管用いることなく
直接的にイメージを読み取る接触形センサが開発されて
いる。この接触形センサとしては例えばボッ２図に示す
ものがある。この図において、センサの中心である受光
部Ｉ　ＯＡ、　１０　Ｂ。

１０Ｃは、遮光膜１２を介してガラス板、プラスチック
板などの透明基板１４上に各々形成されており、透明保
護層１６によって覆われている。受光部１０Ａ、１０Ｂ
、１０Ｃの隣接する部分には、遮光膜１２が形成されて
いない部分すなわち照明窓１８が各々形成されている。

照明光束Ｌ１は、一点鎖線で示すように、透明基板１４
の下方から入射する。すなわち、照明光束Ｌ１は、透明
基板１４を通過し、次に照明窓１８會通過した後、透明
保護層１６を経て原稿面２０に達する。なお、この場合
において、遮光膜１２により受光部１０　Ａ、　１０．
Ｂ。

ＩＱＣに対する照明光束Ｌ１の直接の入射が防止される
。

原稿面２０に達した照明光束は、例えば点ＰＡにおいて
、該部分のイメージの濃淡に応じた強度で散乱される。

これらのうち、散乱光Ｌ２Ｂは、再度透明保護層１６會
経て受光部１０Ｂに入射し、ここで点ＰＡのイメージの
濃淡に応じた電気信号に変換される。また、他の散乱光
Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｃは、受光部１０ＢＫ隣接する受光部１０
Ａ、１０Ｃに各々入射し、電気信号に変換される。従っ
て、各受光部から出力される電気信号は、原稿面２ｏに
おけるイメージに対する情報が重畳した形で表わされる
こととなる。従って、１つの受光部処着目した場合、読
み取るべき原稿面２０の対応部分からの散乱光による信
号と、それ以外の迷光にょるノイズとの比すなわちＳ／
Ｎ比が大きい桿、センサとしての読み取り能力が良いこ
とになる。

以上のような観点から、透明保護層１６の厚み。

照明光束Ｌ１の入射角度、照明窓１８の面積の大きさな
いしは受光部１０Ａ、１０１３．１ＤＣの面積の大きさ
などの相互関係を考慮したイメージセンサが開発されて
いる。しかしながら、以上のようなレンズ系を持たない
センサ構造ではＳ／Ｎ比が十分でな（分解能は８本／団
が限度である上に、製造上の各部の形状寸法のバラツキ
が読み取り能力管大きく支配することとなり、特性の再
現性も悪いという欠点がある。

そこで、第１６図及び第１４図に示すような構造のイメ
ージセンサが考えられた。第１６図は断面図であり、こ
の図の二点鎖線で囲んだ部分を矢印Ｘ１■から見た図が
第１４図である。これら第１３図及び第１４図において
、受光部３ｏは、受光部３０Ａと、３０Ｂとを各々有し
ており、また、受光部３２は受光部３２Ａと３２ＢＫ−
１受光部６４は受光部３ｄＡと３ｉｉＢを各々有してい
る。遮光膜３６は、隣接する受光部間に形成されている
。

例えば、受光部３０Ａと３２Ｂ、受光部３２Ａと３４Ｂ
との間に各々形成されている。従って、照明窓３８は、
受光部３０，３２．　３４の中央に形成されることとな
る　（第１４図参照）。照明光束Ｌ３は、透明基板１４
．照明窓３８及び透明保護層１６を各々経て原稿面２０
で散乱される。散乱光Ｌ４は、例えば受光部３０Ａ、３
２Ａ、３２Ｂ。

３４Ｂに各々入射する。この例では、照明光束Ｌ６の原
稿面２０に対する入射角度が上記従来例よりも大となる
ため、散乱光り乙のうち散乱光Ｌ４Ａ。

Ｌ４Ｄによる影響が相対的に低減されることとなる。こ
のような構造によって、あるへ度の分解能の向上は認め
られたが、受光部の受光面積と、照明窓の開口面積とが
上述した従来例より小さくなるため、受光部から出力さ
れる電気信号も小さ゛（なる。もちろん、照明窓の開口
面積を大きくすれば散乱光の光量は増大するが、逆に受
光部の面積が減少するため、結果として得られる電気信
号は増加゛しない。他方、受光部の面積全人き（すれば
散乱光の受光量は増大するものの迷光による影響を受け
やすくなり、Ｓ／Ｎ比が低下して分解能も低下すること
となる。

〔発明の目的〕

本発明は、以上の欠点を解決するためになされたもので
、Ｓ／Ｎ比が高（十分な分解能分有するとともに、製造
の容易な接触形イメージセンサを提供することケその目
的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、原稿面から散乱された散乱光が受光素子に入
射するに際して、該受光素子に対する散乱光の入射角度
によって、受光素子への散乱光の入射光量が変化する手
段を設けることによって前記目的を達成しようとするも
のである。

〔実施例〕

以下、本発明にかかる接触形イメージセンサ全添附図面
に示す実施例に基づいて詳細に説明する。

まず、第１図ないし第３図に基づいて本発明の第１実施
例について説明する。第２図には、基本的な溝数が示さ
れており、第１図には光の進行の態様が示されている。

これら＠１図及び第２図において、ガラスあるいはプラ
スチックなどで形成された透明基板１００上には、適宜
の間隔をおいて遮光膜１０２が形成されており、この上
には受光部１０４，１０６，１０８が各々形成されてい
る。実際には、図の左右方向に複数の受光部が一次元状
に形成されるが、図はその一部を断面して示すため、受
光部１０．ｉ、１０６．’１０８が示されている。更に
１これらの受光部ＩＱ４．ＩＱ６゜１０８上には、角度
フィルタ１１０が各々形成されている。また、これらの
角度フィルタ１１０の上には、全体に透明保護層１１２
が形成されている。原稿１１４は、紙面に対して垂直の
方向に相別的に移動する。なお、隣接する受光部１ｏ４
゜１０６．１０８間には、照明窓１１６が各々形成され
ている。

上述した角度フィルタ１１０は、高屈折率物質（例えば
ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，ＺｎＳ等）と低屈折率物質（例え
ハＳｉＯ２，ＭｇＦ’２等）を真空蒸着、イオンブレー
ティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等罠より交互
に積層し、例えば第６図に示すような入射角度特性？有
する様に製造したものである。

ただしこの特性は、緑色ＬＥＤ　（中心波長５５５ｎｍ
。

半値幅２５ｎｍ）を光源として使用した場合の例で、実
線は、光の入射角度θを変化させた場合の光の透過率を
示し、破線は、同様の場合の光の反射率を示す。この第
３図に示すように、光の入射角度θが略３０’以上にな
ると、入射光は角度フィルタ１１０で反射されるように
なる。

次に、上記実施例の全体的作用について説明する。照明
光束ＬＡは、第１図に示すように、透明基板１００の下
方から照射される。この照明光束ＬＡは、透明基板１０
０から透明窓１１６及び透明保護層１１２奮通過して原
稿１１４の原稿面１１８に達（１、ここで散乱される。

このため散乱光ＬＢ１．ＬＢ２．ＬＢ３が各々受光部１
０４゜１０６．１０８に入射せんとする。この場合にお
いて、散乱光ＬＢ１．ＬＢ３は、角度フィルタ１１０に
対する入射角度θが３０°以上となるため、角度フィル
タ１１０によって９０％以上が反射されることとなる。

他方、角度フィルター１０に対する入射角度θが３０°
以下である散乱光ＬＢ２は、角度フィルタ１１０を通過
して受光部１０６に入射することとなる。

ここで、透明保護層１１２の厚さｔ＝Ｍで表わし、受光
部１０７ｉ、１０（Ｓ、１０８の間隙ｔ２Ｌで表わした
場合、 ３０’　（ｊａｎ”　（−） の条件１満すようにり、Ｍの値を決めると、原稿面１１
８上の任意の点のイメージに対する情報が複数の受光部
において検出されることはない。本実施例に関して試作
した装置では、受光素子の密度が８個／ｍｍ、２Ｌ＝６
２．５μｍ、Ｍ＝５０μｍであり、Ｓ／Ｎ比の良好な接
触形イメージセンナが得られている。

次に、本発明の第２実施例について第４図及び第５図を
参照しながら説明する。

この実施例では、第４図に示すように、照明光源２０゛
υの上部にバンドパスフィルタ２０２が形成されている
。この照明光源２６０の上方に第１図ないし第２図に示
す構造のイメージセンサ２０４が配置されており、更に
その上部には原稿２０６が相対的に移動するように配置
されている。

この実施例では、第６図に示す角度フィルタ１１０の特
性に、バンドパスフィルタ２０２の特性が積算されるこ
ととなる。第５図には、この積算された光の透過率の入
射角度特性の一例が示されている。この特性は、原稿２
０６に達する照明光束のスベクトル半値幅を約１０ｎｍ
とした場合のものである。この第５図に示すように、散
乱光ＬＢ１゜ＬＢ３の如く角度フィルタ１１０に対する
入射角度θが約１５°以上の場合には、角度フィルタ１
１０の表面で反射されることとなり、前記散乱光ＬＢ２
の如く入射角度θが１５°以内の光だけが受光部１０コ
に達することとなる。従って、透明保護層１１２の厚さ
Ｍを太き（とらなければ、受光部１０４゜１０６．１０
８のほぼ真上にあるイメージのみを読み取ることが可能
となる。本実施例に関して試作した装置では、受光素子
の密度を１０個／１７１　ｍとし、２　Ｌ　−５０μｍ
、Ｍ　＝　Ａ　ＯｐｍとすることＫよって優れた解像力
と良好なＳ、／Ｎ比を得ている。

次に、本発明の第６実施例ケ第６図を参照しながら説明
する。この実施例は、第１３図に示す従来例に対応する
ものである。第６図において、透明基板３００上に形成
された受光部６０２は受光部３０２Ａ、３０２Ｂｉ各々
有しており、また受光？ｆＩＸ３０１は受光部ろＯｄＡ
、５０４Ｂを、受光部６０６は受光部３０６Ａ、３［］
］６Ｂｔ−各々している。遮光膜３０８ｆ′ｉ、隣接す
る受光部間に形成されている。例えば受光部３０２Ｂと
３０ＡＡ。

受光部３０４Ｂと３０６Ａの間に各々形成され℃いる。

従って、照明窓３１０は、受光部６０２゜３０４．３０
６の中央に形成されるこことなる（第１４図参照）。ま
た、受光部３０２，３０４゜３０６の上には、角度フィ
ルタ６１２が各々形成されている。

この角度フィルタ６１２は、例えば光源として緑色ＬＥ
Ｄ　（中心波長５５５　ｎｍ、半値幅２５ｎｍ）？用い
たとき、第３図の実肩で示す透過率−入射角度特性ｃ以
下「α特性」という）を持っている。

また第４図に示すバンドパスフィルタ２０２を光源に設
けた場合には第５図に示す透過率−入射角Ｉｆ特性ｃ以
下「β特性」という）１有することとなる。

この実施例では、受光部３０２，３０４．３０６に入射
する原稿面３１１による散乱光の光量は若干減少するこ
ととなる。しかし、受光素子の密度１８個／ｒｍｍｅ　
２　Ｌ　＝　６２．５　ｐｍ、　Ｍ＝　５０　μｍとし
、また、照明窓６１０の開口長Ｄ＝２０μｍとして試作
した装置によれば、前述したα特性、β特性のいずれに
対しても高い分解能を得ることができた。

次に１本発明の第４実施例を第７図を参照しながら説明
する。第７図において、透明基板Ａｏ。

上＆ＩＪｌｔ、適宜の間隔をおいて遮光膜７１０２が形
成されており、この上には、受光部４０４．　４０６゜
４０８が各々形成されている。これらの受光部ＡＱＡ、
ＡＯ６，４０８上には、角度フィルタ４１０が各々形成
されている。また、これらの角度フィルタ４１０の上に
は、透明保護層４１２が形成されている。更に１隣接す
る受光部４０４゜４０６．４０８間には、照明窓４１４
が各々形成されている。以上の構成は、第１図又は第２
図に示す実施例と同様である。

本実施例では、透明基板４００の照明窓４１４が凹凸状
に散乱加工されている。この加工は、透明基板４００の
表面にエツチングを施すことによって行なわれる。その
他、８１（ｈ、　Ｔｉ（ｈ、　ＡｔｔＯｓ；＆どの材料
を蒸着、スパッタリングあるいはＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏａｉｔｌｏｎ　）などの方
法により薄膜形成した散乱膜管用いるようＫしてもよい
。

照明光束ＬＢのうち、ｈ切窓４１４に対して垂直ｔｉｃ
入射すル成分は、受光部４０４．　７ｉ０６，４０８の
上方に位置する原稿面４１６上の点ＰＢ、ＰＣ。

ＰＤ付近に散乱されて達することとなる。また、照明光
束ＬＢのうち、照明窓４１４に対して垂直に入射しない
成分もあるため、原稿面４１６の照明は有効に行なわれ
ることとなる。このように、照明窓４１４に光の散乱特
性を持たせることにょリ、原稿面４１６の照明効率が向
上する。

更に、角度フィルタ４１０によるα特性により、Ｓ／Ｎ
比９分解能の大幅な向上を図ることができる。また、第
６図に示した実施例のように、受光部３０２，３０４，
５０６内に照明窓３１０が設けられている構造であって
も、上述した散乱特性を持たせることＫより同様の効果
を得ることができる０ 以上の第１ないしｍ４の実施例では、受光素子間又は受
光素子内に照明窓が形成されているが、第８図ないし第
９図に示すように、原稿面の主走査方向すなわち受光素
子の配列方向に照明窓が形成されている場合にも本発明
は適用されるものである。

第８図には、本発明の第５実施例が示されている。この
図において、透明基板５００上には、左右方向に形成さ
れる照明窓５０２０部分を除いて遮光膜５０４が形鴫さ
れており、図の下方の遮光膜５０４上には、適宜の間隔
をおいて受光部５０６が形成されている。この受光部５
０６には、図の上方から透明共通電極５０８が、図の下
方から個別電極５１０が各々形成されている。なお、受
光部５０６上には、角度フィルタが形成される（図示せ
ず）。また、照明窓５０２に上述した散乱特性を与えて
も良い。このような構成であっても、角度フィルタのα
特性あるいは照明窓５０２の散乱特性によって上記実施
例と同様の効果を得ることができる。

第９図には、本発明の第６実施例が示されている。この
図において、透明基板６００上には、左右方向に形成さ
れる照明窓６０２の部分を除いて遮光膜６０４が形成さ
れており、図の下方の遮光膜６０４上には、適宜の間隔
全おいて個別電極６０６が形成されている。各個別電極
６０６上には受光部（図示せず）が形成され、この上に
は、図の上方から透明共通電極６０８が形成されている
。なお受光部又は透明共通電極６０８上には角度フィル
タが形成される（図示せず）。また、照明窓６０２に上
述した散乱特性を与えても良い。

このような受光部を電極でサンドインチ状にした構成で
あっても、上記実施例と同様の効果を得ることができる
。

次に１本発明の第７実施例について説明する。

この実施例では、第１０図に示すように１透明基板７０
０上に発光素子７０２が設けられている。

他の部分は、例えば第１図又は第２図に示す実施例と同
様である。なお、遮光膜１０２は、Ｉｒ１０図では省略
され℃いる。この場合であっても、角度フィルタ１１０
を使用することにより良好なイメージの読み取り特性が
得られる。

次忙、本発明の第８実施例について＠１１図を参照しな
がら説明する。この第１１図において、透明基板８００
上には、上述した第１実施例と同様に、遮光膜８０２會
介して受光部８０．Ｉｉ、８０６゜８０８が各々形成さ
れている。更に、受光部８ｏ４゜８０６．８０８上には
、角度フィルタ８１０，８１２゜８１４が各々形成され
ている。この角度フィルタ８１０．８１２，８１４の特
性は、第６図に示す如くである。詳述すると、角度フィ
ルタ８’１０ｉＪ：、例えば緑色ＬＥＤの中心波長５５
５ｎｍＫ対して１６図に示す特性１有する。角度フィル
タ８１２は、例えば赤色ＬＥＤの中心波長６５０ｎｍに
対して第６図に示す特性を有する。また、角度フィルタ
８１７ｉは、例えば長波長カットフィルタ使用の螢光管
の中心波長５００ｎｍに対して第３図に示す特性を有す
る。

従って、照明光源として、緑色ｒ、ＥＤ（中心波長５５
５ｎｍ）、赤色ＬＥＤ（中心波長６１０ｎｍ）及び螢光
管（中心波長５００ｎｍ）ｋ使用すれば、カラー原稿の
イメージの読み取りを高いＳ／Ｎ比で良好に行うことが
できる。更に、各照明光源に対して第６図に示すバンド
パス、フィルタラ使用すれば、第５図に示すよう々鋭敏
な入射角度依存性を持たせることができるので、受光素
子の密ｌｉｔ高＜シ、より高分解能なカラーイメージセ
ンサを得ることができる。この実施例のように、角度フ
ィルタは、任意の中心波長に対して任意のα特性を持つ
よう忙設計、製作することが容易にできる。

従って本発明は、光源の種類に制限されず、幅広い応用
が可能である。

次に、上述した実施例のうち、第１実施例に示すイメー
ジセンサの製造方法について説明する。

なお、他の実施例に示すイメージセンサについてもほぼ
同様である。

まず、透明基板１００としては、例えばガラス。

プラスチック力どが使用される。次ＶＣ遮光膜１０２は
、例えばＣｒ、　Ａｔなとの低抵抗薄膜層を形成し、こ
の上に％　５ｔ（ｈ、　Ａ１２ｏｓなどの高絶縁性材料
を形成した構成となっている。これらの層は、真空蒸着
法又はスパッタリング法々とによって形成される。次に
受光部１０１．１０（Ｓ、１０８としては、例えば水素
を含んだアモルファスシリコンが使用され、真空蒸着、
スパッタリングあるいはプラズマＣＶＤなどの方法で形
成される。

その他、電極としては、Ａｔ、　Ｃｕ、　Ｃｒなどの材
料が使用され、真空蒸着あるいはスパッタリングなどの
方法で形成される。特に透明電極とする場合には、Ｓｎ
ｕｇ　、　Ｉ　ｎ２０３　などの材料が使用される。

なお、上記いずれの実施例においても、各部の寸法形状
は特に限定されるものではなく、また図面は内容の理解
を容易にする観点から必ずしも実際の装置と寸法が一致
しないものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明による接触形イメージセン
サによれば、受光素子に入射する光量を散乱光の入射角
度によって変化させることとしたので、受光素子の配列
密度を高めることができるとともに、十分な分解能を得
ることができ、更にはＳ／Ｎ比の向上を図ることもでき
、また、容易に製造することができる−という効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明妃かかる接触、形イメージセンサの第１
実施例を示す断面の端面図、第２図は第１実施例の構造
全示す断面の端面図、第３図は角度フィルタの特性例を
示す線図、第４図は本発明の第２実施例を示す一部破断
した斜視図、第５図は第２実施例におけるβ特性の一例
を示す線図、第６図は本発明の第３実施例を示す断面の
端面図、襄７図は本発明の第４実施例を示す断面の端面
図、第８図は本発明の第５実施例を示す部分平面図、第
９図は本発明のｍ６実施例を示す部分平面図、第１０図
は本発明の第７実施例を示す断面の端面図、第１１図は
本発明の第８実施例を示す断面の端面図、第１２図は従
来のイメージセンサの一例を示す断面の端面図、第１３
図は他の従来のイメージセンサの一例を示す断面の端面
図、第１４図は第１３図の矢印ｘＩｖからみた平面を表
わす平面図である。 １ｏｏ：　３００．ａｏｏ、５００．６００．７００．
ｓｏｏ・・・透明基板、１０４．１０．！Ｓ、１０８，
３０２．３０４．６０６゜ＡＯＡ、１１０６．１１８，
５０６，８０４，８０６，８０８・・・受光部、１１０
，３１２．４１０，８１０，８１２．８１４・・・角度
フィルタ、１１６，３１０，４１１，５０２．６０２・
・・照明窓、１１８，３１１．Ａ１６　・・・原稿面、
２００・・・照ａｌｌ］光源、２０２・・・バンドパス
フィルタ、ＬＡ、　ＬＢ・・・入射光束、ＬＢｌ、ＬＢ
２．ＬＢ３　・・・散乱光、θ・・・入射角度。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 第、５図 八り゛Ｊ月贋θ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に受光素子が複数個配列されており、光源
   からの照明光は前記基板に形成された照明窓を通過して
   原稿面に達するとともに原稿面で散乱され、この散乱光
   が前記受光素子に入射することによって情報の読み取り
   が行なわれる接触形イメージセンサにおいて、 前記受光素子に対する前記散乱光の入射角度によって該
   散乱光の透過光量が変化する手段を含むことを特徴とす
   る接触形イメージセンサ。
2. （２）前記手段は、前記受光素子の受光面に形成された
   角度フィルタである特許請求の範囲第１項記載の接触形
   イメージセンサ。
3. （３）前記手段は、前記受光素子の受光面に形成された
   角度フィルタと、前記照明光の光路に設けられたバンド
   パスフィルタとによって構成されている特許請求の範囲
   第１項記載の接触形イメージセンサ。
4. （４）前記照明窓には、前記照明光を散乱させる手段が
   形成されている特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれかに記載の接触形イメージセンサ。