JPH0758767B2 - 完全密着型イメージセンサ - Google Patents

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の画像を原寸大で読取るので、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−Si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2
1、窓26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量損失がないので、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題） 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
付け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
取付け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、一体化による小型、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ドット
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−Si: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CV
D、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33及
び受光素子32には、発光素子形成用の穴34がエッチング
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
介して穴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:Mn）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−Si:Hの感度が可視光領
域でピークを持つのと適合する。なお、絶縁膜34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、発光素子材料としてZnS:Mn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及び保護膜38を通して原稿39を照射する。原
稿39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、その受光素子
32の穴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30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の穴34内に絶縁膜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図では第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−Sic）か
らなる３層のｐ−ｉ−ｎ接合、あるいはｎ−ｉ−ｐ接合
で構成してもよい。この場合、絶縁膜34を形成した後、
穴34の低部の絶縁膜34をエッ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−Sic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−Si: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、受光素子32
及び発光素子35の配置状態や形状等の変化に応じて、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部に発光素子を
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。 30……基板、31……共通電極、32……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)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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。