JPH02106981A - 完全密着型イメージセンサ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、画像を原寸大で読取る完全密着型イメージセ
ンサ、特に結像用のロッドレンズを省略して光源と受光
素子とを一体化した完全密着型イメージセンサに関する
ものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、日経メカニカル
（１９８６−１２−１＞日経マグロウヒル社「光路が短
い密着型イメージセンサＯＡ機器小型化の切り札に、Ｐ
、７１−７８に記載されるものがあった。以下、その構
成を図を用いて説明する。

第２図は従来の密着型イメージセンサの一構成例を示す
図である。

この密着型イメージセンサは、原稿１を照射するための
発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）アレイ２、結像
用のロッドレンズアレイ３、及び光／電気変換用の受光
素子４より構成されているる。そして、ＬＥＤアレイ２
からの出射光で原稿１を照射すると、その原稿１の画像
がロッドレンズアレイ３を通して受光素子４に結像され
、その受光素子４で電気信号に変換されて読み出される
。

この種の密着型イメージセンサでは、ロッドレンズアレ
イ３を用いて原稿１の画像を原刈大で読取るので、縮小
光学系を用いたイメージセンサと比べて、光路が大幅に
短くなり、複写機やファクシミリ等の画像読取装置を小
型化できる。

ところが、ロッドレンズアレイ３を用いているので、小
型、軽量化の点で充分満足できるものではなかった。そ
こで、ロッドレンズアレイ３を省略した完全密着型イメ
ージセンサが提案されている。

第３図は従来の完全密着型イメージセンサの一構成例を
示す図である。

この完全密着型イメージセンサは、ＬＥＤアレイ１０及
びセンサ本体２０より構成されている。

センサ本体２０は、ガラス基板２１を有し、そのガラス
基板２１の底面に、電極２２、アモルファスシリコン（
以下、ａ−３ｉという）からなる受光素子２３、透明電
極２４、及び電極２５が積層状態に形成されている。受
光素子２３等の中央には光通過用の窓２６が設けられ、
さらにそれらの受光素子２３等が透明保護層２７で覆わ
れている。

この透明保護層２７の下には、原稿２８が置かれる。そ
して、ＬＥＤアレイ１０により、ガラス基板２１、窓２
６及び透明保護層２７を通して原稿２８を照射すると、
その原稿２８の画像が透明保護層２７を通して受光素子
２３で電気信号に変換される。

この完全密着型のイメージセンサでは、ロッドレンズア
レイを省略したので、小型、軽量化が図れると共に、ロ
ッドレンズアレイ内での光景損失がないので、受光素子
２３の出力も大きくなり、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）が
向上する。

（発明が解決しようとする課Ｍ） しかしながら、第３図の完全密着型イメージセンサでは
、光源であるＬＥＤアレイ１０と、受光素子２３側のセ
ンサ本体２０とが、個別に構成されているため、小型、
軽量化に限界があった。その上、ユニットとしてイメー
ジセンサを組立てる場合、ＬＥＤアレイ１０とセンサ本
体２０との取付は位置の調整を行わなければならず、そ
の調整が煩雑であり、しかも調整不十分なときには、受
光素子２３への入射光量が少なくなって読取り精度が低
下し、それらを解決することが困難であった。

本発明は、前記従来技術が持っていた課題として、小型
、軽量化に限界がある点、及び光源とセンサ本体との取
付は位置の調整の煩雑さの点について解決した完全密着
型イメージセンサを提供するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解決するために、光を照射して画像
を原寸大で電気的に読取る完全密着型イメージセンサに
おいて、このイメージセンサを少なくとも、素子搭載用
の基板と、前記基板上に形成された受光素子と、前記受
光素子内の所定領域に形成された穴と、前記穴内に形成
された発光素子と、前記受光素子及び発光素子上に被着
された透光性の保護膜とで、構成したものである。

（作用） 本発明によれば、以上のように完全密着型イメージセン
サを構成したので、同一基板上に形成された発光素子及
び受光素子は、一体止による小型、軽量化を向上させる
働きをする。さらに、発光素子が形成される穴は、その
発光素子と受光素子間における配置関係を製造プロセス
の段階において高精度に設定可能にさせ、組立て作業時
における位置調整を不要にさせる働きをする。従って、
前記課題を除去できるのである。

（実施例） 第１図（１）、（２＞は本発明の一実施例を示すもので
、同図（１）は完全密着型イメージセンサの１ドツト分
の概略平面図、及び同図（２）はそのＡ−Ａ線断面図で
ある。

この完全密着型イメージセンサは、ガラス板、樹脂板、
絶縁被覆された金属板等の絶縁性の基板３０を有し、そ
の基板３０上には、クロム等からなる共通電極３１が形
成されている。この共通電極３１は、基板３０が透光性
の材料で作られている場合には、非透光性の遮光材料で
形成される。

共通電極３１上には、光を電気に変換するための水素化
アモルファスシリコン（ａ−８ｉ：Ｈ）等からなる膜状
の受光素子３２がプラズマＣＶＤ（化学的気相成長）、
エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス（ＥＣＲ）
ＣＶＤ、光ＣＶＤ、スパッタ等で形成されている。受光
素子３２上には、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）等から
なる透光性の受光素子用個別電極３３がスパッタ等で形
成されている。これらの共通電極（金属）３１／受光素
子（半導体）３２／個別電極（金属）３３という積層構
造により、受光素子機能が発揮される。

受光素子３２の例えば中央に位置する箇所の個別電極３
３及び受光素子３２には、発光素子形成用の六３４がエ
ツチング等で形成されている。受光素子３２及び別個電
極３３上には、ポリイミド樹脂等からなる透光性の絶縁
膜３４がプラズマＣＶＤ、スパッタ等により被着され、
その絶縁膜３４を介して六３４内に発光素子３５が形成
されている。発光素子３５は、電気を光に変換するため
のもので、ジンクサルファイド・マンガン（ＺｎＳ：Ｍ
ｎ＞等からなり、蒸着、スパッタ等で形成され、その上
に、絶縁膜３６が選択的に被着されている。これらの絶
縁膜３３．３６で発光素子３５をはさんだ構造により、
発光素子としての機能を発揮する。発光材料として例え
ばＺｎＳ　：Ｍｎを用いた場合、そのＺｎＳ：Ｍｎの発
光する光における発光ピークの波長が可視領域なので、
受光素子３２を形成する例えばａ−３ｉ：Ｈの怒度が可
視光領域でピークを持つのと適合する。なお、絶縁膜３
４は、受光素子３２と発光素子３５とを電気的に絶縁す
る機能を有すると共に１発光素子材料としてＺｎＳ：Ｍ
ｎ系を用いた時には発光素子（即ち、エレクトロルミネ
センス（ＥＬ）素子）自体の絶縁膜として機能する。

絶縁膜３４．３６上には、ＩＴＯ等からなる透光性の発
光素子用個別電極３７が蒸着、スパッタ等で形成されて
いる。発光素子３２、発光素子３５、及び個別電極３７
等の上には、それらを保護するためのポリイミド樹脂等
からなる透光性の絶縁性保護膜３８が被着され、その保
護膜３８と対向して原稿３９がセットされる。

次に、動作を説明する。

先ず、共通電極３１は受光素子３２と発光素子３５に対
して兼用に使うためにグラウンドに接続し、受光素子用
個別電極３３に負の電圧を、発光素子用個別電極３７に
正の電圧をそれぞれ印加する。すると、発光素子３５が
発光し、その出射光が第１図（２）の矢印で示すように
、絶縁膜３６、個別電極３７及び保ＩＭ３８を通して原
稿３９を照射する。原稿３つの画像は、保護膜３８、個
別電極３７及び絶縁膜３４を通して受光素子３２で電気
信号に変換され、読み出される。

本実施例では、次のような利点を有している。

（ａ）　　基板３０上に受光素子３２を形成し、その受
光索子３２の六３４内に発光素子３６を形成してそれら
を一体化しているので、センサユニット全体の小型、軽
量化を著しく向上できる。

（ｂ）　　受光素子３２と発光素子３５とが同一基板３
０上に形成されているため、製造プロセス時において受
光素子３２と発光素子３６を的確な配置位置で精度良く
形成できる。従って、従来のような光源と受光素子との
組立て作業時における位置調整という煩雑な作業が省略
でき、製造工程を簡素化できると共に、光軸合致精度の
向上により、信頼性を高めることができる。

（ｃ）　　発光素子３５と原稿３９との距離が短くなる
ので、原稿３９への入射光が強くなり、Ｓ／Ｎ比が著し
く向上する。その上、受光素子３２の六３４内に絶縁Ｍ
３４を介して発光素子３５が形成されているため、光量
損失が少なくて光の出射効率が高く、低消費電力化も期
待できる。

（ｄ）　　共通電極３１は、受光素子３２及び発光素子
３５に兼用されているため、電極本数を削減できる。

なお、本発明は図示の実施例に限定されず、種々の変形
が可能である。その変形例としては、例えば次のような
ものがある。

（ｉ）　　受光素子３２及び発光素子３５は、図示以外
の種々の材料で形成できる。

例えば、第４図は第１図（２）における発光素子箇所の
断面図であるが、この図に示すように、発光素子３５Ａ
をアモルファス・シリコン・カーバイド（ａ−８ｉＣ）
からなる３層のｐ−１−ｎ接合、あるいはｎ−１−ｐ接
合で構成してもよい。

この場合、絶縁ｗＡ３４を形成した後、六３４の低部の
絶縁膜３４をエツチングして共通電極３１の一部を露出
させ、その上に発光素子３５ＡをプラズマＣＶＤ、スパ
ッタ等により形成し、さらにその上に個別電極３７を形
成すればよい。なお、ａ−８ｉＣは、発光する光におけ
る発光ピークの波長が可視領域なので、受光材料として
例えばａ　−３ｉ　：Ｈの感度が可視光領域でピークを
持つのと適合する。

（ｉｉ）　　共通電極３１及び個別電極３３．３７は、
受光索子３２及び発光素子３５の配置状態や形状等の変
更に応じて、種々の配置や形状に変形できる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、基板上に
受光素子を形成し、その受光素子の穴内に発光素子を形
成した一体構造であるため、全体の小型、軽量化を著し
く向上できると共に、発光素子と受光素子を的確な配置
位置で精度良く形成でき、それによって製造工程の簡素
化と信頼性の向上が図れる。発光素子と原稿との距離が
短くなるので、Ｓ／Ｎ比が著しく向上し、その上、受光
素子の穴内に発光素子が形成されているため、出射効率
が高く、低消費電力化も期待できる。さらに、共通電極
は発光素子及び受光素子に兼用されているため、電極本
数の削減という効果も期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）、（２）は本発明の実施例を示すもので、
同図（１）は完全密着型イメージセンサの概略の平面図
、及び同図（２）は同図（１）のＡ−Ａ線断面図、第２
図は従来の密着型イメージセンサの構成図、第３図は従
来の完全密着型スメージセンサの構成図、第４図は第１
図（２）の発光素子箇所の断面図である９ ３０・・・・・・基板、３１・・・・・・共通電極、３
２・・・・・・受光素子、３３．３７・・・・・・個別
電極、３４・・・・・・穴、３５．３５Ａ・・・・・・
発光素子、３８・・・・・・保護膜、３９・・・・・・
原稿。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光を照射して画像を原寸大で電気的に読取る完全密着型
   イメージセンサにおいて、 素子搭載用の基板と、前記基板上に形成された光／電気
   変換用の受光素子と、 前記受光素子内の所定領域に形成された穴と、前記穴内
   に形成された電気／光変換用の発光素子と、 前記受光素子及び発光素子上に被着された透光性の保護
   膜とを、 備えたことを特徴とする完全密着型イメージセンサ。