JPH05191564A - 光源一体型イメ−ジセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アレイを構成する受光素子に原稿からの反射
光を効率よく入射させて分解能の向上を図る。 【構成】 ＥＬ発光素子４から発光した光は原稿１６で
反射されてマイクロレンズ１８へ向かう。ここで、この
マイクロレンズ１８が形成された透光層６の屈折率は、
マイクロレンズ１８と接合する第２の絶縁層１３の屈折
率より大となっているために、マイクロレンズ１８に入
射した光はより下方向に位置する受光素子１２側へ屈折
されることとなり、隣接する受光素子２へ入射する光が
少なくなり、分解能が向上することとなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はファクシミリ等の入力部
に使用されるイメ−ジセンサに係り、特に薄膜ＥＬ発光
素子からなる光源を受光素子と一体化した光源一体型イ
メ−ジセンサにおいて、画像読取りの分解能の向上を図
るための構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる光源一体型イメ−ジセンサは、
光源としてのＥＬ発光素子と密着型イメ−ジサセンサと
を一体化してなるもので、それまでの光源とイメ−ジセ
ンサとを別体とし、この光源とイメ−ジセンサとの間に
等倍光学系としてのロッドレンズアレイ等を設ける構成
の画像読取り装置における小型化の限界を解消するよう
にしたものとして、近年種々のものが提案されている。

【０００３】図５及び図６には、かかる光源一体型イメ
−ジセンサの一例が示されており、以下、同図を参照し
つつその構成等について概括的に説明する。この光源一
体型イメ−ジセンサは、絶縁基板６０上に形成された受
光素子アレイ６１と、透明基板７０上に形成されたＥＬ
発光素子７１とを、透光層８０を挟んで相対向するよう
に配置して構成されるものである。ここで、受光素子ア
レイ６１は、図５において紙面左右方向（主走査方向）
に一列にアレイ状に並設された複数の受光素子６２から
なるもので、この受光素子６２がイメ−ジセンサにおけ
る画素に対応している。

【０００４】ＥＬ発光素子７１は、発光層７４を絶縁膜
７３を介してそれぞれ透明電極７２と金属電極７５とで
挟んで形成されている。金属電極７５は、発光層７４か
ら発光した光が受光素子６２に直接入射しないようにす
るための遮光層としての機能を有している。また、金属
電極７５には上述の受光素子６２に対応する部位に、複
数の方形状の透光窓７６が穿設されており、ＥＬ発光素
子７１から発光した光が、透明基板７０の反発光素子側
に配置した原稿９０を照射し、その反射光が受光素子ア
レイ６１の各受光素子６２に入射するようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た光源一体型イメ−ジセンサにおいては、原稿９０面か
らの反射光を受光素子６２上に集光させる導光系が備え
られていないので次述するような問題点があった。すな
わち、受光素子６２ａに着目して説明すると、受光素子
６２ａには、本来この受光素子６２ａが読み取るべき原
稿面画素Ｚからの反射光の全てが透光窓７６を通って導
かれるべきである。しかしながら、原稿面画素Ｚからの
反射光の拡がりにより、その一部の光は受光素子６２ａ
へ入射せずに、隣接する受光素子６２ａに入射してしま
う。この様な場合、受光素子６２においては、入射する
反射光が減少し、この減少した光量、すなわち、隣接の
受光素子６２ａへ入射した光量に対応する分だけ発生す
る電荷量が少なくなるので、その結果、読取り分解能の
低下を招き、階調再現性を悪化させるという問題があっ
た。

【０００６】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、原稿面からの反射光をイメ−ジセンサを構成する各
受光素子に効率よく入射させて分解能の向上を図ること
のできる光源一体型イメ−ジセンサを提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め本発明に係る光源一体型イメ−ジセンサは、絶縁基板
上に形成された多数の受光素子と、透明基板上に形成さ
れた発光素子とを透光層を挟んで相対向するように配置
し、前記発光素子からの光を前記透明基板の反発光素子
側に配置した原稿面に照射させ、その反射光が前記受光
素子に入射するようにした光源一体型イメ−ジセンサに
おいて、前記透光層の前記発光素子との接合部分であっ
て且つ前記受光素子に対応する部位に、前記発光素子方
向へ凸状にマイクロレンズを形成すると共に、前記透光
層の屈折率を該透光層と接する前記発光素子の部材の屈
折率より大としてなるものである。

【０００８】

【作用】発光素子から発光された光は原稿へ到達し、そ
こで反射されてマイクロレンズへ向い、マイクロレンズ
に入射すると、この入射光は、入射光がマイクロレンズ
に入射しても屈折せずにそのまま進行すると仮定した場
合の進行方向に対して、俯角を生ずる方向へ屈折し、従
来に比して周辺への光の拡がりが減少するものである。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る光源一体型イメ−ジセン
サの一実施例について図１及び図２を参照しつつ説明す
る。ここで図１は、図２に示された本発明に係る光源一
体型イメ−ジセンサのＡＡ線断面図、図２は本発明に係
るイメ−ジセンサの一実施例を示す平面図である。この
光源一体型イメ−ジセンサは、絶縁基板１上にライン状
に多数の受光素子２を形成してなるイメ−ジセンサ５
と、ガラス等の透光性部材からなる透明基板３上に形成
されたＥＬ発光素子４とを透光層６を挟んで一体に構成
してなるものである。

【００１０】本実施例におけるイメ−ジセンサ５は、複
数の受光素子２からなるもので、各受光素子２は、絶縁
基板１上にドット分離形状の多数の個別電極７と、この
個別電極７を覆う帯状の光電変換層８と、帯状の共通電
極９とを順次積層して構成されている。ＥＬ発光素子４
は、１００μｍ程度の膜厚の透明基板３上に、透明電極
１０、第１の絶縁層１１、発光層１２、第２の絶縁層１
３、金属電極１４を順次積層して構成されているもので
ある。金属電極１４には、この光源一体型イメ−ジセン
サの積層方向（図１において紙面上下方向）において、
各受光素子２の位置に対応する部位に、方形状の光入射
窓１５が穿設されており、発光層１２から発光した光が
透明基板３上に配置された原稿１６面で反射し、その反
射光がこの光入射窓１５を介して前記受光素子２に入力
されるようになっている。

【００１１】そして、イメ−ジセンサ５とＥＬ発光素子
４とに挟持されるように、これらの間に配置されている
透光層６には、上述した光入射窓１５に対応する部位に
マイクロレンズ１８形成されている。すなわち、光入射
窓１５からＥＬ発光素子４側へ透光層６の一部が半球状
に膨出形成されて、このＥＬ発光素子４側へ膨出した部
分がマイクロレンズ１８となっている。そして、このマ
イクロレンズ１８は、ＥＬ発光素子４の第２の絶縁層１
３と接合している。さらに、このマイクロレンズ１８が
一部に形成された透光層６の屈折率は、ＥＬ発光素子４
を構成する第２の絶縁層１３の屈折率より大きく設定さ
れている。

【００１２】次に、上述の光源一体型イメ−ジセンサの
製造プロセスについて説明する。先ず、絶縁基板１上に
蒸着法又はスパッタ法により、クロム（Ｃｒ）等からな
る金属膜を着膜し、フォトリソ法により個別電極７を形
成する。次いで、Ｐ−ＣＶＤ法により個別電極７を覆う
帯状のａ−Ｓｉからなる光電変換層８を形成し、その後
フォトリソ法及びエッチングにより受光素子２をアレイ
状に形成する。

【００１３】ＥＬ発光素子４は、１００μｍ程度の透明
基板３上に、ＩＴＯ、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＳｎＯ₂ 等の透明の
導電部材からなる透明電極１０、ＳｉＯ₂ （屈折率ｎ＝
１．５）等の絶縁部材からなる第１の絶縁層１１、Ｚｎ
Ｓ：Ｍｎ等からなる発光層１２、第１の絶縁層１１と同
様な絶縁部材からなる第２の絶縁層１３、アルミニウム
等の非透光性の導電部材からなる金属電極１４を順次着
膜することにより形成すると共に、上述の金属電極１４
をフォトリソ法によりエッチングして光入射窓１５を形
成する。

【００１４】さらに、上述の金属電極１４の形成に用い
たと同じレジストパタ−ンを用いて光入射窓１５を通し
てウエット又はドライによる等方的エッチングにより、
第１の絶縁層１１に半球状の凹部を形成する。尚、この
場合、ウエットエッチングにはフッ酸溶液等を、ドライ
エッチングにはＳＦ6 、ＣＦ4 等のガスを用いるのが好
適である。

【００１５】透光層６は、受光素子２が形成された絶縁
基板１と、透明基板３との間に球状スペ−サ（例えば、
積水ファインケミカル（株）製の商品名「ミクロパ−ル
ＳＰ」等）を分散させたポリイミド（ｎ＝１．７５）等
を充填することにより形成される。尚、この透光層６を
形成する部材としては、ＥＬ発光素子４の第２の絶縁層
１３の屈折率より大きい部材であればよく、例えば透明
な接着剤のようなものであってもよい。

【００１６】次に、上述の構成における本光源一体型イ
メ−ジセンサの作用について、図４を参照しつつ説明す
る。ＥＬ発光素子４が発光して光が射出されると、その
射出光の大半は原稿１６面に入射し、そこで反射されて
光入射窓１５へ向うこととなる。この光入射窓１５に向
った光の内、例えば、図４に示されるようにマイクロレ
ンズ１８の比較的横側から入射するような入射光イ（図
４において実線で表示）の光路について考察してみる。
マイクロレンズ１８側の屈折率は第２の絶縁層１３に比
してが大きいために、この入射光イは、マイクロレンズ
１８に入射すると屈折を生じ、入射点に立てた法線ｎ
（図４において一点鎖線部分）により近付く方向に光路
が変わることとなる。ここで、例えば、図５及び図６に
おいて説明した従来構成の光源一体型イメ−ジセサンに
おいて、上述の入射光イが生じたとすると、この入射光
イは図４において点線で示されたように、進行方向が変
えられることなく進むこととなるので、本来、入射すべ
き受光素子（光入射窓１５の下側に位置する受光素子
２）に到達せずに、近接した受光素子に入射することが
多い。

【００１７】また、図４において二点鎖線で表された入
射光ロの場合について考えれば、この入射光ロもマイク
ロレンズ１８への入射点において屈折することとなり、
法線ｎにより近付く方向に光路変更されることとなる
（図４参照）。一方、従来構成の光源一体型イメ−ジセ
ンサにおいては、同様に入射光ロが生じたとすると、同
図において点線（図４において紙面左側の点線）で示さ
れるように、進行方向を変えることなくそのまま進むこ
ととなる。すなわち、光入射窓１５の下方向に位置する
受光素子２の位置よりも脇（図４においては紙面左方
向）へ逸れることとなり、近接する受光素子に入射する
結果を招いていた。

【００１８】上述の実施例においては、受光素子２とＥ
Ｌ発光素子４との間に穿設された光入射窓１５の部分に
ＥＬ発光素子４側へ突出したマイクロレンズ１８を設け
ると共に、このマイクロレンズ１８を形成する部材の屈
折率をこのマイクロレンズ１８と接するＥＬ発光素子４
側の第２の絶縁層１３のそれよりも大としたことによ
り、これまで光入射窓１５の下方向にある受光素子２の
みならず、近接する受光素子２までに拡散していた光
は、近接する受光素子へ拡散しないように集光されるこ
ととなるので、近接の受光素子に、本来入射すべき光以
外の光が入射することにより生じていたイメ−ジセンサ
としての分解能の低下を防止して、より分解能の高い光
源一体型イメ−ジセンサを提供することができることと
なるものである。

【００１９】図３には他の実施例が示されており、以
下、同図を参照しつつ他の実施例について説明する。
尚、図１において説明した実施例と同一の構成要素に
は、同一の符号を付してその説明を省略し、以下、異な
る点を中心に説明する。この実施例は、先の実施例にお
いて帯状に形成されていた発光層１２を、方形状の個別
の発光層１９として複数設け、ＥＬ発光素子４ａとした
点が、図１において説明した実施例と異なるものであ
る。すなわち、発光層１９は、方形状に形成されてお
り、光入射窓１５と光入射窓１５の間の金属電極１４と
略同一の幅（図３において紙面左右方向）に形成され
て、第１の絶縁層１１を介して金属電極１４と対向する
ように配置されているものである。したがって、この実
施例の光源一体型イメ−ジセンサは、先に図１において
説明した実施例と異なり、発光作用に寄与しない部分
（図１においては、第２の絶縁層１３を介して光入射窓
１５に対向する発光層１２の部位）がないので、その
分、光路途中に高屈折率材料が存在しなくなり、原稿か
らの反射光は、周辺への拡がりがより一層抑えられ、本
来入射されるべき受光素子以外の受光素子に光が入射す
ることがなくなる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、発光素子と受光素子と
の間に設けられる透光層に、受光素子の位置に対応する
部位にマイクロレンズを形成すると共に、このマイクロ
レンズが形成された透光層の屈折率を、この透光層に接
合する発光素子の屈折率よりも大として構成することに
より、発光素子から発光されて原稿へ到達し、そこで反
射されてきた光が、マイクロレンズに入射すると、入射
光は、入射光がマイクロレンズに入射しても屈折せず
に、そのまま進行すると仮定した場合の進行方向に対し
て、俯角を生ずる方向へ屈折することになるので、従来
に比して、周辺への光の拡がりが減少し、その結果、原
稿からの反射光は、本来入射されるべき受光素子以外の
受光素子に入射することが少なくなり、従来に比して分
解能が向上するという効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る光源一体型イメ−ジセンサの一
実施例を示す縦断面図であり、図２のＡＡ線断面図であ
る。

【図２】 本発明に係る光源一体型イメ−ジセンサの一
実施例を示す平面図である。

【図３】 本発明に係る光源一体型イメ−ジセンサの他
の実施例を示す縦断面図である。

【図４】 本発明に係る光源一体型イメ−ジセンサの作
用を説明するための説明図である。

【図５】 従来の光源一体型イメジ−センサの縦断面図
である。

【図６】 従来の光源一体型イメジ−センサの平面図で
ある。

【符号の説明】

２…受光素子、 ４…ＥＬ発光素子、 ５…イメ−ジセ
ンサ、６，１７…透光層、 １１…第１の絶縁層、 １
３…第２の絶縁層、 １５…光入射窓、１８…マイクロ
レンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に形成された多数の受光素子
   と、透明基板上に形成された発光素子とを透光層を挟ん
   で相対向するように配置し、前記発光素子からの光を前
   記透明基板の反発光素子側に配置した原稿面に照射さ
   せ、その反射光が前記受光素子に入射するようにした光
   源一体型イメ−ジセンサにおいて、前記透光層の前記発
   光素子との接合部分であって且つ前記受光素子に対応す
   る部位に、前記発光素子方向へ凸状にマイクロレンズを
   形成すると共に、前記透光層の屈折率を該透光層と接す
   る前記発光素子の部材の屈折率より大としたことを特徴
   とする光源一体型イメ−ジセンサ。