JPS63172219A - 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】 〔概要〕 原稿よりイメージセンサへの反射光量を増し、高感度化
する方法として、今まで斜めに原稿に照明して得た反射
光をイメージセンサが検知していたのに対し、発明者ら
が提案しているガラス基板の片面にマイクロレンズアレ
イを、また反対面に受光素子アレイを備えたイメージセ
ンサを使用し、このガラス基板を通して照明することに
より照射光量を増すと共に、イメージセンサと原稿まで
の距離を規制し、マイクロレンズ止受光素子との配置を
変え、またイメージセンサ自体に照明源をもつことによ
り高性能化したイメージセンサ。

〔産業上の利用分野〕

本発明は性能を向上したイメージセンサに関する。

イメージセンサ（Ｉ　ｍａｇｅ−ｓｅｎｓｏｒ）は光学
的な画像を電気信号に変換する装置であり、ファクシミ
リを始め光学的文字読み取り装置（略称０ＣＲ）　、光
学的記号読み取り装置（略称ＯＭＲ）などにおける情報
の入力系に広く使用されている。

ここで、イメージセンサは非晶質シリコン（略称ａ−３
ｉ）或いはセレン化カドミニウム（Ｃｄ　Ｓｅ）などの
光電材料を用いて受光素子が形成されており、この光電
素子が多数−列に配列してイメージセンサが形成されて
いる。

そして、イメージセンサは紙送りされてくる原稿を電気
的に横方向に走査し、各受光素子が検出している原稿の
白黒に対応する電気信号を順次シフトレジスタに伝送し
て情報処理を行うものである。

〔従来の技術〕 従来のイメージセンサはアルミナ（α−八へ２０．）或
いはガラス基板上に多数の受光素子が一列に配列して受
光素子アレイが形成されているものであり、発光素子（
ＬＥＤ）で照明された原稿からの反射光をセルフォック
レンズを用いて１：１の等倍に結像させ、これを光電効
果を用いて電気信号に変換している。

また、受光素子アレイの前面に集光用のレンズを備えて
光利用効率を上げたものもある。

これに対し、発明者等は第２図に示す構成をとるイメー
ジセンサを出願中である。

（件名「光学素子アレイ」、出願者　鈴木敏弘ほか２名
、出願臼　昭和６１年１０月１４日）この構成を述べる
と、透明基板としてガラスを用い、このガラス基板１の
片面（この図の場合は下面）にａ−３ｉ或いはＣｄ　Ｓ
ｅなどの半導体薄膜を形成シ、この上にクローム（Ｃｒ
）などの金属よりなる共通電極と透明導電膜からなる多
数のゲート電極を薄膜形成技術と写真蝕刻技術（フォト
リソグラフィ）を用いてパターン形成することによって
受光素子２が一列に並んだ受光素子アレイ３が形成され
ている。

また、この反対面（この場合は上面）には紫外線感光性
樹脂液をガラス基板１の上にスピンコードして樹脂層を
形成した後、マスクを通して選択的に紫外線露光を行う
ことにより所定の焦点距離をもつマイクロレンズ４が一
列に並んだマイクロレンズアレイ５が形成されている。

このようにガラス基板の両面に受光素子アレイ３とマイ
クロレンズアレイ５とが形成されているイメージセンサ
は従来の構成と較べると、■　一体化されているので、
位置合わせ精度が向上し、また製造工数が削減される。

■　マイクロレンズ４により原稿からの反射光が集束さ
れるので、光利用効率が向上する。

■　原稿との距離を縮めることができる。

などの利点がある。

然し、原稿６の照明法としては従来と同様に原稿６の斜
め下側から照明し、この反射光を受光素子２が検出して
おり、照明効率は充分ではない。

そこで、照明効率の向上が必要であった。

また、このような構成をとる場合、原稿６の黒白情報は
これの対向位置になるマイクロレンズを通じて受光素子
２のみに入射され検出されればよいが、一部の光は隣接
する受光素子に入射してＳ／Ｎを低下させると云う問題
があり、検出特性の向上が要望されていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したように発明者等が提案しているイメージセン
サはセルフォックレンズを使用する従来のセンサに較べ
で優れているもの＼、照明効率の向上と検出特性の向上
が要望されていた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は透明基板の片面に受光素子アレイを、また
該透明基板の反対側にマイクロレンズアレイを備え、原
稿よりの反射光を該マイクロレンズを通じて受光素子が
検知し、情報を読み取るイメージセンサにおいて、前記
原稿への照射光を前記ガラス基板を通して付与すると共
に受光素子とマイクロレンズとの配置を改め、またイメ
ージセンサ自体に発光素子を設けるなどの構成をとるこ
とにより達成することができる。

〔作用〕

本発明は従来の殆どのイメージセンサがアルミナ基板上
に形成されているのに対し、発明者等が提案しているイ
メージセンサは第２図に示すように透明基板１を用いて
形成されている点に着目し、透明基板１を通して照明光
を原稿６に投射する方法をとることにより照明効率を向
上するものである。

なお、このような構成をとると受光素子２は原稿６から
の反射光でなく、照明光を直接に検出する恐れがあるの
で、受光素子２の裏側に写真蝕刻技術によりパターン形
成したＣｒなどの金属膜を位置合わせして張り付けるか
、或いは塗料を塗布することによって照射光源からの光
の入射をなくすることができる。

次に、検出特性を向上する方法としては、■　マイクロ
レンズの焦点距離およびイメージセンサと原稿との距離
を調整して原稿の像と受光素子の受光面とを一致させる
ことにより隣接するマイクロレンズからの漏光をなくし
、これによりＳ／間を向上させることができる。

■　今まで、原稿の読み取りラインと同一直線上にイメ
ージセンサを構成するマイクロレンズアレイと受光素子
アレイとが配列されているのを改め、千鳥状に配置する
ことによりマイクロレンズの直径を大きくでき、それに
より光の利用効率が向上する。

■　ガラス基板の片面に設けである受光素子アレイに対
向させ、同一面上に発光素子アレイを設けてマイクロレ
ンズを通じて直接に原稿を照明し、その反射光を対向す
る受光素子で検出する方法をとることにより照明効率を
高めることができ、またＳ／間を向上することができる
。

このような方法をとることにより検出特性の向上が可能
となる。

〔実施例〕

実施例１；　（受光素子の受光面に対向位置の原稿像の
みを結ばせる方法） 第１図は本発明の実施法を示す断面図であって、厚さが
４００　μｍのガラス基板１の片面にａ−５ｔを用いて
１００μｍ角の受光素子７を１２５μｍのピンチで一列
に形成し、この裏面にＣｒからなるマスク８を貼着して
受光素子アレイ９を形成した。

このマスク８の存在により照明光１０が直接に受光素子
７に入射するのを防ぐことができる。

次ぎに、ガラス基板ｌの反対面にＰＭＭＡと桂皮酸との
混合液をスピンコードして厚さ１０μｍの感光性樹脂膜
を作り、これに直径９０μｍの中抜きの円を１２５μｍ
ピッチに配置したマスクを用いて紫外線露光と現像を行
い、焦点距離ｆのマイクロレンズ１）が一列に配列して
いるマイクロレンズアレイ１２を形成した。

なお、焦点距離ｆは紫外線露光時間により制御でき、ま
た受光素子７とマイクロレンズ１）とは正しく対向して
いる。

ここで、原稿６とマイクロレンズ１）との距離をａ、マ
イクロレンズ１）と受光素子７との距離すなわちガラス
基板ｌの厚さをｂとする場合に、１／ｆ＝１／ａ　　＋
１／ｂ の関係が成立するように設計しであると原稿６の上の画
像１３は縮小像となって受光素子７′に投影され、周囲
の受光素子に投影されることはない。

本実施例においては、 ａ　−４５０μｍ　、　　　　ｂ　−４００μｍとし、
式からｆ＝２００μｍとしてマイクロレンズを形成した
。

この場合は原稿６の上の１２５μｍ角の画像１３が受光
素子７′の上に１００μｍ角に投影されており、８本／
Ｈの分解能をもつイメージセンサを得ることができた。

実施例２：　（受光素子とマイクロレンズを千鳥状に形
成する方法） 第２図に示すように受光素子２とマイクロレンズ４とを
それぞれ対向させて、直線状に配列したイメージセンサ
においては、光の利用効率を高めるために原稿６をマイ
クロレンズ４の焦点距離の二倍より近づけると、原稿６
の像の多きさは大きくなるもの一１受光素子２の受光面
の大きさは隣接する受光素子により限られているために
光の利用効率は大きくとれない。

第３図はこの問題を解決した本発明に係るイメージセン
サの平面図であり、また第４図はこの断面図である。

すなわち、画像１３．１３　　’・・・よりなる原稿列
１５に対して受光素子１８，１９．１８’、１９　　’
・・・を千鳥状に配置し、ガラス基板１を通って原稿列
１５の画像１３，１３　′・・・を照射した反射光が同
様に千鳥状に配置したマイクロレンズ１６，１７．１６
　　′、１７　　’・・・で集光されて入射するように
すると、マイクロレンズ１６，１７．１６　　′、１７
　　’の直径を画像１３．１３　　′のピッチ（読み取
りピッチの二倍にまで拡大して設置することができる。

なお、この場合に実施例１で記したように１／ｆ＝１／
ａ　　＋１／ｂ の関係を保つように設計すれば、Ｓ／Ｎの高いイメージ
センサを得ることができる。

実施例３：　（イメージセンサの片面に受光素子と発光
素子を配置する方法） 光の利用効率を高めると共にＳ／Ｎを向上するには原稿
列の像だけを重点的に照明するとよい。

第５図は本発明に係るイメージセンサの断面図、また第
６図はこの平面図であって、ガラス基板１の片面に従来
の受光素子２１．２１　　’２１″・・・からなる受光
素子アレイ以外に、これに対向して原稿列１５の対称位
置に発光素子２２．２２　　′、２２　“・・・からな
る発光素子アレイを設ける。

そして、第５図に示すように発光素子２２からの照明光
はマイクロレンズ２４を通って画像１３を照明し、これ
からの反射光はマイクロレンズ２３で集束して受光素子
２１に入射するよう構成する。

なお、その際に実施例１で記した場合と同様に１／ｆ＝
１／ａ　　＋１／ｂ の関係を保って設計しであると、マイクロレンズ２３を
通る画像１３以外の反射光は受光素子２１以外の位置で
像を結ぶのでＳ／Ｎを向上することができる。

次に、第７図は別の実施例の平面図であって、イメージ
センサを構成する発光素子２６．２６　　’、２６″・
・・マイクロレンズ２７．２７　　’　、２７　”・・
・受光素子２５゜２５　　’　、２５　″を原稿列に一
致させて直線状に形成するものであり、この場合はマイ
クロレンズ２７，２７　　′、２７”が受光用と照明用
を兼ねるのでマイクロレンズの数を半分に減らすことが
できる。

〔発明の効果〕

本発明の適用により光利用効率が向上し、またＳ／Ｎの
向」ニしたイメージセンサの実用化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るイメージセンサの配置を説明する
断面図、 第２図は発明者等が提案しているイメージセンサの断面
図、 第３図は本発明に係るイメージセンサの配置法を説明す
る平面図、 第４図は本発明の詳細な説明するイメージセンサの断面
図、 第５図は本発明に係るイメージセンサを説明する断面図
、 第６図は本発明に係るイメージセンサを説明する平面図
、 第７図は本発明に係る別の実施例の平面図、である□。 図において、 １はガラス基板、 ２．７，７”、　１８．１８　　’　、１９．１９　’
　、２１．２１　’　、２１　　″。 ２５．２５　’　２５　”はそれぞれ受光素子、３．９
は受光素子アレイ、 ４、１），１６．１６′、１７．１７’２３，２４，２
７．２７　’、２７　″はそれぞれマイクロレンズ、 ５．１２はマイクロレンズアレイ、 １３は画像、

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明基板の片面に受光素子アレイを、また該透明
   基板の反対側にマイクロレンズアレイを備え、原稿より
   の反射光を該マイクロレンズを通じて受光素子が検知し
   、情報を読み取るイメージセンサにおいて、前記原稿へ
   の照射光を前記透明基板を通して付与することを特徴と
   するイメージセンサ。
2. （２）前記マイクロレンズの焦点距離をｆ、前記透明基
   板の厚さをｂ、該透明基板と前記原稿との距離をａとす
   る場合に、 １／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ の関係を保持してなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のイメージセンサ。
3. （３）前記受光素子アレイと前記マイクロレンズアレイ
   を読み取るべき原稿ラインに対してそれぞれ千鳥状に配
   列してなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のイメージセンサ。
4. （４）前記透明基板の片面に複数個の受光素子と発光素
   子とをそれぞれ原稿ラインに対して対向して設けるか、
   或いは交互に該原稿ライン上に設けることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のイメージセンサ。