JPS63299269A - 固体撮像装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体撮像装置の光学系の構造に関する。

〔発明の概要〕

本発明の固体撮像装置は、個々の光電変換素子の上もし
くは下側にそれぞれに対応した光導波路を設けた構造を
とることにより、高い１１産性を確保し原稿面での接触
の状態の読み取シ信号に対する影響を小さくしたもので
ある。

〔従来の技術〕

従来の原稿面に直接密着させて原稿面上の画像を読み取
る形式の固体撮像装置の例を第２図に示す。

第２図において、絶縁性透明基板２０４上に下部電極２
０３．光導電層２０１透明上部１Ｊｌ極２０２からなる
光電変換素子２０９が形成されており、光電変換素子２
０９に照明窓２２２が設けられている。絶縁性透明基板
２０４側から入射した照明光２２０は、照明窓２２２を
通過して原稿面２０７に達する。この場合、下Ｆｇ５電
極２０３は遮光層の役目を兼ねており、光導電層２０１
に照明光が入射することはない、原稿面２０７での反射
は散乱に近いため、原稿面での反−射光２２１の一部が
光電変換素子に入射するため、光電変換素子により原稿
面の画像の読み取シを行うことができる。

この様な原稿面に直接密着させて読み取りを行う形式の
光学系は、結像系を必要としないため調整がいらず、非
常にコンパクトにできるなど有用な点が多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、第２図に示した様な方式を取る場合、素子面側
で原稿面をこするため透明パッシベーション層２２１に
かかる負担が大きく、この部分にキズや汚れに対する強
さが、装置の信頼性に太きな影響を及ぼすことになる。

光導電層２０１に非晶質シリコンを用いた場合、パッシ
ベーション層２２１は低温で形成することが必要となり
、充分な性能を持ったパッジベージ５ン層を形成する事
は難しくなってしまう、また、この方式は読み取シ信号
が原稿面との接触の状態の影Ｕを非常に受けやすく、接
触の状態の安定化のために比較的強い力で広い面積にわ
たって原稿面を押しつげる必要があり、パッシベーショ
ン層への負担が大きいばかりで無く、原稿の紙送りが非
常に難しいという欠点を有している。更に広い接触面積
を確保する必要上、絶縁性透明基板２０４の幅を大きく
取る必要があり、しかも基板上に突起物があることが許
されない、このことにより、一枚の基板上に多数の固体
撮像装置を同時に形成することができず、外部回路との
接続にワイヤボンド等の方法が利用できないため、非常
に量産性が低くなってしまう。

そこで本発明は以上の様な問題点を解決するためのもの
で、原稿面との接触の状態の影響を受は難く、量産性の
高い固体撮像装置を実現することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

以上述べた様な問題点を解決するため、本発明の固体撮
像装置は、同一絶縁性基板上で個々の光電変換素子の上
もしくは下側に、それぞれの光電変換素子に対応した薄
膜光導波路を形成したことを特徴とする。

〔実施例〕

第１図は本発明の実施例における固体撮像装置の断面図
の一例であり、第３図は第１図に示した実施例の絶縁基
板上の素子面上側から見た平面図である。

第１図において、１１０は？ｖ膜先光導波路導波層、１
１１は薄膜光導波路のクラッド層で絶縁性基板１０４と
反対側のクラッド層として利用することで光導波路を形
成している。導波層１１０上に直接光電変換素子１０９
の透明下部電極１０４が形成されている。これらの素子
を形成した絶縁性基板１０４は、素子面が原稿面１０７
に対して垂直となる様に実装用ベース板１１２に固定さ
れている。

原稿面１０７での反射光の薄膜先導波路の導波層１１０
に入射した成分はほとんど損失無く光電変換素子１０９
の下側まで達するが、ここで導波層１１０の片側は透明
電極１０２に接しており、透明電極の屈折率を導波層の
屈折率より大きく、光導電層の屈折率と透明電極の屈折
率より大きくすることで放射モードと成って光導電層１
０１に入射するため、原稿面の画像の読み取シを行うこ
とができる。導波路層１１０を直進する様なモードの成
分の光等は原理上は光電変換素子に入射しないことにな
るが、実際には導波路層内に屈折率のゆらぎ等が存在す
るため、導波路層の厚みに比べ光電変換素子が導波路層
に接する長さを充分長くとることでほとんどの成分が光
電変換素子に入射することになる。

＃波路層１１０に用いる材料の屈折率は、絶縁性基板１
０４に石英、クラッド層１１１にＳｉｎ。

膜を用いた場合それらの屈折率１４７以上、透明電極１
０２に工Ｔｏ［を用いた場合その屈折率１８〜２０以下
（工Ｔｏは組成により屈折率が異なる。）の範囲となる
が、光導波路の開口率等との関係からこの範朋内ででき
るだけ大きいほうが望ましい、この様な範囲の屈折率を
持つ導波路層の形成は、スパッタ法による（　Ｓ　ｉ　
Ｏ！　）　ｚ　（Ｔ　ａｌ　ｏ。

）アや（ＢａＯ）　ｚ（５ｉｆｔ　）　ｙｅ　Ｐ　Ｏｖ
Ｉ）法による（ＳｉＯｚ　）Ｘ（ＳｉＮ４　）ｙ等種々
の方法で可能であり、同一基板上に薄膜トランジスタに
よる駆動回路を集積する場合においても作成することが
できる。

導波路層１１０の厚さとしては、数μ肩でも読み取シは
可能であるが明るさの関係上多モード型の先導波路とす
るほうが望ましく、可視光に対する条件及び光導波路の
現実的な比屈折率差より５μｍ以上とすることが望まし
い、このため光電変換素子１０９が導波路層１１０に接
する長さは５０μ風〜数百μ扉必要となる。

光導波路の端と原稿面１０７との距離は、照明及び絶縁
性基板１０９を切削する時の都合上、ある程度大きく取
った方が望ましい、実際に導波層１１０の屈折率を１．
７、クラッド層１１１及び絶縁性基板１０４の屈折率を
１．４７とした場合、導波路のＮム　（開口数）は、お
よそα７４で、光導波路の端と原稿面との距離を５０μ
肩とした場合で光導波路内に反射光が入射する原稿面の
範囲の広がりは５４μｍ％度となりあまり大きなＭ工ｙ
の低下は見られないと考えられる。このため必要とされ
る分解能にも依るが、導波路の端と原稿面との距離は数
十μ罵から百数十μ馬の間とするのが適当と考えられる
。

またこの様に原稿面と、導波路の間の距離を取ることで
、原稿面１０７との接触の状態の影響はほとんど受げな
くなり、原稿面に押しつげる力も弱くて済み、原稿の紙
送りも容易となる。

更に素子面が原稿面に対して垂直であるため、絶縁性基
板の幅及び素子面上の突起部等に対する制限が無くなり
、一枚の基板上に同時に多数の固体撮像装置を形成する
ことが可能であり、外部回路との接続にワイヤボンド等
の方法を用いることができることもあって、非常に量産
性が高い、複数の固体撮像装置を接続して長尺のものを
作ることも容易であり、色々な長さのものを作る場合に
も有用である。

第４図は本発明の実施例における固体撮像装置の他の一
例である。

第４図において、光源４０５からの照明光は導光ガイド
４１３により薄膜光導波路直下の原稿面に集光されてい
る。ｗ、積面に対して垂直に先導波路を設けた場合、先
導波路内に反射光を入射させる原稿面の範囲は、光導波
路直下及び光導波路の開口角での広がり程度の範囲であ
り、光源光の利用率が低い、このため蓄積モードで読み
取りを行う場合の蓄積時間が長くなってしまい速い読み
取りを行うことが離しく強い光源を必要とする。そこで
光源光を集光して用いることが考え゛られるが、集光す
るほど光学系の調整が難しくなり、この様な読み取り系
を用いる利点が薄れてしまう、そのため第４図に示した
様な導光ガイドを光導波路上に設けることにより、光源
光の利用率を高めることができる。光源４０５として固
体発光素子アレイを用いた場合、光源光は第４図に示し
た様な断面内では平行光とみなせるから頂点を焦点とす
る様な扇形に近い形状の断面をもった棒状レンズの利用
が考えられる。この様な形状の導光ガイド４１３は、９
Ｍプロセスでも形成は可能であるが、各光導波路に対し
て分離した形状を取る必要が無いため、ガラスもしくは
光学プラスチック製の棒状レンズを光学接着剤で固定し
て用いた方が現実的と考えられる。

〔発明の効果〕

以上述べた様に、本発明を用いることにより、原稿面と
の接触の状態の影暢を受は難く、ｉｔ量産性高い原稿面
に直接密着させた読み取フを行う形式の固体撮像装置を
実現することが可能となった東回面の簡単な説明 第１図は本発明の実施例における固体撮像装置の断面の
一例を示す図である。

第２図は従来の固体撮像装置の断面の一例を示す図であ
る。

第３図は第１図に示した実施例の絶縁基板上の素子面上
側から見た平面図である。

第４図は本発明の実施例における固体撮像装置の断面図
の他の一例を示す図である。

１０１．２０１，５０１，４０１・・・・・・光導電層
１０２．５０２，４０２　　・・・・・・透明下部電極
１ａｓ、ｓａｓ、ａｏｓ　　・・・・・・上部電極１０
４．４０４　　　　　　・・・・・・絶縁性基板１０５
．２０５，３０５，４０５・・・・・・光源１０７．２
０７．５０７，４０７・・・・・・原稿面１０９．２０
９，５０９，４０９・・・・・・光電変換素子 １１０．４１０・・・・・・薄膜光導波路導波層ｌｆｌ
、４１１・・・・・・薄膜光導波路クラッド層１１２．
４１２・・・・・・実装用ペース板２０４・・・・・・
絶縁性透明基板 ２２０・・・・・・照明光 ２２１・・・・・・原稿面での反射光 ２２２・・・・・・照明窓 ３１０・・・・・・＃戻光導波路 ３１３・・・・・・信号読出し用配線 ４１３・・・・・・導光ガイド 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士最上筋（他１名） 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁基板上に複数の光電変換素子を配列して成る
   形式の固体撮像装置において、同一絶縁性基板上で個々
   の光電変換素子１０９の上もしくは下側にそれぞれの光
   電変換素子に対応した薄膜光導波路１１０及び１１１を
   形成したことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）上記の同一基板上に形成した薄膜導波路の導波層
   １１１の屈折率を、該光電変換素子の透明電極１０２の
   材料の屈折率以下とし、該導波層に該光電変換素子１０
   ９の透明電極１０２が密着する構造としたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の固体撮像装置。
3. （３）上記の同一基板上に形成した薄膜導波路上に導光
   ガイド４１３を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の固体撮像装置。