JPH02223942A - 画像読み取り装置 - 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］ 本発明はファクシミリ、デジタル複写機、イメージスキ
ャナー等の画像読み取りを行う部分の光学系の構成に関
する。

［従来の技術］ 原稿と同じ長さの画素列長を有するいわゆる密着型イメ
ージセンサ−を用いて画像を読み取る方法には、自己集
束性ロッド１／ンズアレイを用いて結像した等倍像を読
み取るものと、原稿面に光電変換素子を近接させ原稿面
での反射光を結像させることなく直接読み取るものとあ
る。どちらも縮小型の光学系を用いるものに比べ非常に
光路長が短く原稿面からの反射光の利用率が高いため、
コンパクトに明るい光学系を構成することが可能で、フ
ァクシミリや各種の画像入力装置への応用が期待されて
いる。特に後者は結像させるための光学素子を必要とせ
ず、前者に比べ低コスト化が可能であり、−層装置をコ
ンパクトに構成することが可能であるという点で画像読
み取り装置の応用範囲を広げるものとして期待されてい
る。

第２図にこの原稿面からの反射光を直接読み取る方式の
光学系の一例を示す。同図に於て光電変換素子２１１は
下部電極２０２、光導電層２０３と透明上部電極２０４
により構成され、紙面に垂直な方向に多数配列されてい
るものとする。該光電変換素子中には照明窓２３１が設
；、プられており、光源２２１からの照明光２２３は該
絶縁性透明基板及びこの照明窓を通して原稿面２４１に
達する。この場合充電変換素子の下部電極は遮光層の役
目を兼ねており、光源からの光が直接岑導電層に入射す
るのを防いでいる。この様な光学系を紙面の左右方向に
移動することにより、原稿面上の画像を読み取ることが
出来る。

原稿面からの反射光には、原稿面上での鏡面反射による
ものと原稿面に一旦侵入した後出射されて来るものとが
ある。前者は照明光が入射した角度に応じて出射され、
原稿面の濃淡の情報はほとんど含んでいないものである
。後者は照明光の入射角度にほとんど依存せず、原稿面
から完全散乱に近い形で出射し、原稿面の濃淡の情報を
含んだものである。以後前者を表面反射光、後者を原稿
光と呼ぶことにする。原稿面の画像を読み取るためには
この原稿光のみを光電変換素子に・入射させる必要があ
る。

ここに示す例では原稿面にほぼ垂直に照明光が入射する
ため、表面反射光は原稿面にほぼ垂直に出射され、照明
窓を通して光源方向に戻る。このため光電変換素子に表
面反射光が入射することはない。原稿光も最も強く出射
されるのは原稿面に垂直な方向であるが、角度を持った
成分も多く含んでいるためその一部が光電変換素子に入
射する。

この様なかたちで原稿面の画像の読み取りを行うことが
出来る。

［発明が解決しようとする課題］ この様な画像読み取り系の光源としては、蛍光管もしく
は多数のＬＥＤを一次元状に配列したＬＥＤアレイを利
用することが出来る。

ＬＥＤアレイは各ＬＥＤがほぼ点光源で、照明光が照明
窓に入射する角度を制御することが容易なため、先に示
したような形で効果的に表面反射光が光電変換素子に入
射するの防ぐことが出来る。

このため前者に比べてＳ／Ｎの高い読み取りを行うこと
が可能である。またＬＥＤは固体光源のため寿命が長く
、メンテナンスがいらない等の点でも有利である。この
ため光源としては一般にＬＥＤが用いられている。

しかしＬＥＤからの光は指向性が小さく照明窓のみに光
を集めることが難しいため、光の利用効率が非常に低く
なってしまう。このため画像読み取りを行うのに十分な
明るさを得るには、充電変換素子の照明窓をかなり大き
く取ることが必要となる。これを補うため光学系を用い
て集光することも可能であるが、本来の利点である低コ
スト性やコンパクト性を損なうこととなってしまう。

また照明窓を小さくできないため、光電変換素子を縮小
することが難しく、撮像装置を高解像度化する上で大き
な障害となっている。

更にＬＥＤアレイそのものは点光源の集まりであり、光
学素子を介することなく照明を行うため長手方向に対す
る明るさのばらつきも大きくなり易い。このため読み取
り後に大幅な感度の補正が必要とされ、画像読み取り装
置としてのＳ／Ｎが低下してしまうと言う課題がある。

そこで本発明はこの様な課題を解決するためのもので、
指向性が高く長さ方向に対する均一性の高い光源を用い
ることでこの種の画像読み取り装置の低コスト性やコン
パクト性を損なうことなく高解像度化、Ｓ／Ｎの向上を
図ることを目的とす［課題を解決するための手段］ 本発明の画像読み取り装置は光源として端面発光型の薄
型エレクトロルミネッセンス素子を用いたことを特徴と
する。

［実施例］ ここでまず本発明の重要な構成要素である端面発光型の
薄膜エレクトロルミネッセンス素子（以後Ｅ　Ｔ　Ｆ　
Ｅ　Ｌと呼ぶことにする。）について説明しておく。Ｅ
ＴＦＥＬはＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆ　　ｔｈｅ　　Ｓ
ＩＤ、　　ｖｏｌ、２８．８１（１９８７）等に見られ
るように薄膜エレクトロルミネッセンス素子の活性層を
素子面上での導波路と成るような条件で作製したもので
、その断面図の一例を第３図に示す。

同図に於て３０１は絶縁性の基板、３０２は下部１！極
層、３０３及び３０５は誘電体層、３０４はエレクトロ
ルミネッセンスの活性層である。下部電極層はスパツタ
法により形成したパラジウム膜で膜厚は１０００人、誘
電体層は電子ビーム蒸着法により形成した酸化イツトリ
ウム（Ｙ　２０　ａ　）膜で膜厚はそれぞれ２５００人
、活性層はスパッタ法にうより形成したマンガンを添加
した硫化亜鉛膜（ＺｎＳ：　λ４　ｎ　、）で膜厚は１
．３μ屯、上部電極層はスパッタ法により形成したアル
ミニウム膜で、膜厚は４０００人である。

基本的な構造は表示や照明に用いられる通常の薄膜エレ
クトロルミネッセンス素子と変わりがなく、この上下電
極間に数百Ｈｚ＝数百ｋＨｚの交流電圧を加えることに
より活性層内で発光が起こる。構造が簡単なため、大面
積に素子を形成することも比較的容易であり、長尺の発
光面を持つものを作ることが可能である。

通常の薄膜エレクトロルミネッセンス素子では電極のう
ちの一方を透明電極とし、素子面に垂直な方向に光を取
り出し表示やバックライトに用いている。その様な利用
法の場合には駆動電圧の低減が望まれるため活性層もで
きるだけ薄く作られ、通常５０００〜８０００人程度の
値が用いられる。

これに対してＥＴＦＥＬとして用いようとする場合には
活性層内で３１０に示すような素子面に平行な方向に光
が伝搬する心安がある。一般に活性層は誘電体層と比べ
て屈折率が大きいため、この屈折率の差を利用してステ
ップインデックス型の導波路を構成することが出来る。

通常の表示やバックライトに用いられるものの場合活性
層の厚さが薄いため、導波路として十分な伝搬特性が得
られない。この活性層の厚さを厚くすることでこの導波
路の伝搬特性を向上させ、Ｅ　Ｔ　Ｆ　Ｅ　Ｌとして利
用することが出来る。この活性層が厚いほど導波路内を
伝搬するモードの数が増え伝搬特性が向上するが、駆動
電圧の増加及び端間から出射する光の指向性が低下し、
この様な目的に用いいる場合には都合が悪くなる。この
ため発光色にもげくるが、活性層の厚みとしては８００
０人〜２μ■程度の値を採るのが良い。

ここではＥＴＦＥＬを構成する材料として特定のものを
記載したが、導波路を構成することが出来るものであれ
ば通常の薄膜エレクトロルミネッセンス素子を構成する
＋：ｔ　Ｆｌのほとんどを利用することが可能である。

例えば誘電体層の材料として酸化タンタル（Ｔ　ａ　２
０　：、）、アルミナ（Ａ１ｚＯ３）、酸化珪素、窒化
珪素、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、酸化窒化珪
’Ｅ（ＳｉＯ，Ｎ、）等を利用することも可能であるし
、活性層の材料として硫化亜鉛の他にも硫化カドミウム
（ＣｄＳ）、硫化ストロンチウム（ＳｒＳ）やこれらの
材料を有機材料中に分散させたもの等を利用することも
可能である。また活性層中に添加する活性剤についても
銅、鉛、テルビニウム、塩素、弗素等を用いることが可
能である。

以下実施例により本発明を説明するが、ここで光源とし
て用いられているＥＴＦＥＬは、以上述べたような方法
で作製されたものである。

第１図は本発明による画像読み取り装置の一例を示す断
面図である。

同図に於て充電変換素子１１１は下部電極１０２、先導
１を層１０３と透明上部電極１０４により構成され、紙
面に垂直な方向に多数配列されている１ものとする。

下部電極はスパッタ法により形成したクロム膜で膜厚は
２０００人、光導電層はプラズマＣＶＤ法により形成し
た非晶質シリコン膜で膜厚は８０００人、透明上部電極
層はスパッタ法により形成したＩＴＯ膜て膜厚は２００
０人である。また下部電極層と同じ材料により照明窓１
３１を形成しである。

該光電変換素子上には信頼性向上及び原稿面から素子を
保護するため１．３層のパッシベーション層が設けられ
ている。１０７及１０９は酸化珪素等の無穢材料による
パッシベーション層で、耐湿性及び耐摩耗性を向上させ
る動きをしている。１０８はポリイミド等の有機材料に
よるパッシベーション層で素子面上を平坦化する動きを
するものである。

光源としてのＥ　Ｔ　Ｆ　Ｅ　Ｌ　１２１は該絶縁性透
明基板の素子面と反対の側に絶縁性透明基板と同程度の
屈折率を持った光学接着剤１２１により結合されている
。この様にすることで非常に効率よく絶縁性透明基板中
に照明光を入射させることが可能で、これもＬＥＤを光
源として用いる場合よるり有利な点である。通常ＥＴＦ
ＥＬの光が出射する端面には屈折率の違いを緩和して出
射の効率を高めるために、ガラス等によるコーティング
が施される。

しかしこの様にすることで出射面での屈折率の差が小さ
くでき、コーティング層を設ける必要も無くなる。

ＥＴＦＥＬの駆動は光量の変動が光電変換素子の読み取
り走査に影響を与えないような周波数で行う必要がある
０通常この様な目的に用いられる蓄積モードの読み取り
の場合には、走査時間が数ｍｓでこの場合には数ｋＨｚ
〜数十ｋＨｚの範囲が効率等の点でも適当である。電流
モードで読み出しを行う場合には方式にも依るがより高
い周波数が要求される。

該ＥＴＦＥＬから出射した照明光１３１は光学接着剤１
２１、絶縁性透明基板１０１、照明窓１３１を介して原
稿面１４１に入射する。ＥＴＦＥＬからの光は鋭い指向
性を持っているため、１ｍｍ程度の基板を介した場合で
もその光の広がりは余り大きなものではない。

絶対的な光量ではＬＥＤに劣るものの、原稿面上の照度
としてはより高いものを得ることが出来る。

このため照明窓を小さくすることが可能で、画素の面積
を縮小して解像度を向上することが出来た。

またＥＴＦＥＬは線状の光源のため、長手方向の明るさ
の均一性が高く、光源のばらつきを補正することも不要
でコストの低減を図ることも可能である。

更に薄層トランジスタ等により走査回路等を光電変換素
子と同一基板上に形成すれば、より読み取りの高解像度
化、低コスト化、装置の小型化を図る場合に有利である
。

第１図に示した実施例の様に画素の中央に照明窓を設け
た構造には、より高解像度化を図る場合に作製が難しく
なると言う問題がある。照明窓を光電変換素子内に設け
た場合、充電変換素子を構成する各層のパターン形成を
行う隙に高い精度の位置合わせが要求される。高解像度
化を図るためにパターンを微細化した場合にこの位置合
わせの精度も厳しくなるためである。

第４図はこの点に留意した実施例を示すものである。

同図に於て照明窓４３１は光電変換素子の下部電極層を
利用して光電変換素子４１１の外側に設けられている。

照明窓を構成する層は一層のみであるから、各層間の位
置合わせに要求される精度は大幅に低減される。

光電変換素子上には信頼性の向上を図るために酸化珪素
等の無機材料によるパッシベーション層４０６を設け、
その上に原稿面との摩擦による静電気の影響を防ぐため
の導電層４０７を形成しである。この導電層の材料とし
てＩＴＯ等の透明な材料を用いればこの例のようにパタ
ーン形成を行う必要は無い。素子面上には光学接着剤層
４０８により原稿面から素子を保護するためのカバーガ
ラス４０９を接着しである。カバーガラスとしては市販
されている５０μ園程度の厚さのものが利用でき、読み
取り面の信頼性を大幅に向上させることが出来る。光学
接着剤層とカバーガラスとの境界面に於ける反射光は、
迷光となって画像読み取りのＳ／Ｎの低下を招く可能性
が高いため、光学接着剤層のとしてはカバーガラスの屈
折率と同等かやや小さい屈折率を持つものを選んでいる
。またこの様な読み取り面の構造は第１図に示した実施
例でも利用することが出来る。

第１図に示した実施例と同様、ＥＴＦＥＬは絶縁性透明
基板の素子面と反対の側に光学接着剤４２２により結合
されている。この光学接着剤を用いた結合方法は、この
例のように原稿面への照明光の入射角度を大きく取ろう
とする場合、に、効率よく絶縁性透明基板内に照明光を
入射させることが出来ると言う特徴がある。この入射角
度が小さすぎる場合には、殆ど垂直に近い場合を除いて
、原稿面及びカバーガラスの表面での表面反射光が光電
変換素子に入射してしまい、Ｓ／Ｎが低下してしまう。

大きすぎる場合にはカバーガラスの表面から照明光が出
射出来なくなり画像の読み取りが行えない。このため読
み取りを行うことの出来る範囲は、殆ど垂直な場合か１
０度〜５０度位の間である。

照明窓と光電変換素子との距離にもよるがる３０度〜４
０度の範囲で特に良好な読み取りを行うことが出来る。

以上特に有用であると言うことで、光電変換素子を原稿
面に近接させて読み取りを行う画像読み取り系への応用
を述べてきたが、他の方式の画像読み取り装置の光源と
しても有用である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明を用いることにより、充電変換
素子を原稿面に近接させて読み取りを行う方式の画像読
み取り装置に於いて、低コストやコンパクト性を損なう
ことなく読み取りの高解像度化、高感度化、Ｓ　／　Ｎ
の向上を図ることが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画ｆ象読み取り装置の一実施例を示す
断面図である。 第２図は従来の画ｆｍ読み取り装置の一例を示す断面図
である。 第３図は本発明の画像読み取り装置の光源として用いら
れているＥ　Ｔ　Ｆ　Ｅ　Ｌの断面図の一例であ第４図
は本発明の画ｆＴ読み取り装置の他の実施例を示す断面
図である。 １０１．２０１．４０１・・・・・・・・・絶縁性透明
基板１０２．２０２．４０２・・・・・・・・・下部電
極層１０３．２０３．４０３・・・・・・・・・光導電
層１０４．２０４．４０４・・・・・・・・・透明上部
電極層１０５．１０６．１０７．２０６．４０６・・・
・・・・・・パッシベーション層１１１．２１１．４１
１・・・・・・・・・光電変換素子１２１．１４１・・
・・・・・・・端面発光型ｆｉ［ＧＩエレクトロルミネ
ッセンス素子１２２．４２２・・・・・・・・・光学接
着剤１２３．２２３．４２３・・・・・・・・・照明光
１３１．２３１．４３１・・・・・・・・・照明窓１４
１．２４１．４４１・・・・・・・・・原稿面２２１・
・・・・・・・・光源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源として端面発光型の薄膜エレクトロルミネッセンス
   発光素子を用いたことを特徴とする画像読み取り装置。