JPH11284159A

JPH11284159A - 導波路型イメージセンサ

Info

Publication number: JPH11284159A
Application number: JP10083313A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Kataoka; 照幸片岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】導波路クラッド７に入り込んだ不要光もしく
は漏光８が光電変換素子アレイ５に入り込むことを防止
し、ＳＮ比のよい高解像度で、構造が簡単で作製の容易
な導波路型イメージセンサを提供すること。【解決手段】導波路アレイ４と光電変換素子アレイ５
とを光学的に組み合わせた導波路型イメージセンサにお
いて、該導波路アレイ４の入力端と出力端との間に屈曲
９を持たせた。したがって、導波路クラッド７に入り込
んだ迷光などの不要光８は、屈曲部９にて外部の空気中
に出てしまい、導波路コア６中の光は光電変換素子アレ
イ５に到達する。それゆえＳＮ比が高くなり、解像度を
向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像の読み取りに
使用される導波路縮小イメージセンサ等の光学系である
光導波路装置、特にファクシミリ、コンピュータ用光学
式スキャナ、バーコードスキャナ、複写機等に用いる導
波路型イメージセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファクシミリ、イメージスキャ
ナ、ディジタル複写機等の画像読み取り需要の増加とと
もに、画像情報を電気信号に変換する一次元イメージセ
ンサの高性能化と小型化が要望されている。従来より一
次元イメージセンサには、原稿幅よりセンサ長が短く縮
小光学系を用いて結像画像を読み取る縮小型イメージセ
ンサと、一対一の光学系を用いて等倍の結像画像を読み
取る密着型イメージセンサとがある。

【０００３】縮小型イメージセンサは、焦点深度が深
く、高速読み取りが可能である反面、レンズによる集光
及びミラーでの反射を用いるために、光学距離が必要に
なり、その結果サイズが大きくなってしまい、小型化す
るのが困難である。また、光学系の調整が複雑であり、
一台毎の調整を要する欠点もある。また密着イメージセ
ンサは、原稿から光電変換素子までの距離は短く、調整
が不要である反面、焦点深度が短い、原稿読み取り速度
が遅い、光電変換素子の寸法が原稿幅と同じ幅を必要と
するので大きく、小型化するのが困難といった欠点があ
る。

【０００４】そこで光導波路を用いた縮小光学型イメー
ジセンサが提案されている。これは、原稿面からの反射
光を導波路を用いて縮小する導波路型イメージセンサで
あり、原稿面幅に形成されたマイクロレンズと、このマ
イクロレンズで集光された光を導く複数の導波路が形成
された導波路基板と、前記複数の導波路により導かれた
光を電気信号に変換する光電変換素子アレイとを備えて
いる。よって小型化、薄型化、長焦点深度化が可能とな
り、さらに光学系の複雑な調整が不要になる（特開平７
−３０１７３０号公報）。

【０００５】図１１は、従来の導波路型縮小イメージセ
ンサの一例を示す構成図であって、（ａ）は斜視図。
（ｂ）は側面図である。ここで導波路アレイ４は、光の
通路となる高屈折率ｎ１のコア６と低屈折率ｎ２のクラ
ッド７からなる。したがって、この屈折率ｎ１、ｎ２の
違いによりコア６に入力した光は、コア６とクラッド７
との境界面で全反射を繰り返しながら進み、入力側から
出力側へと伝達される。

【０００６】また原稿からの反射光を効率よく導波路に
導くために、さらには長焦点深度を確保するために、導
波路アレイ入力部にマイクロレンズアレイ３が備え付け
てある。ここで、各マイクロレンズにより各コア６に集
光された光は、原稿面各部からの光情報であり、これら
を互いに分離して光電変換素子アレイ５に導く必要があ
り、隣接するマイクロレンズ間のクロストークを回避す
る必要がある。このため図１２において、マイクロレン
ズアレイ基板１２におけるマイクロレンズの開口数ＮＡ
１と導波路アレイ基板１３における導波路の開口数ＮＡ
wgを一致させるように設計する。

【０００７】

【数１】

【０００８】このようにマイクロレンズアレイ３を設計
すると、図１３に示すように原稿面１の領域Ａからの反
射光１４は、導波路の入射面で像を結び、コア６に有効
に入射される。また、例えば、隣接するマイクロレンズ
に入射する点Ｂからの反射光１５は、コア６に閉じ込め
られるための臨界角度よりも大きな角度でコア６に入射
することになる。このため点Ｂからの反射光１５は、コ
ア６の外に放出され、コア６の間でクロストークが生じ
ることがない。このように原稿面の各領域からの反射光
は、その各領域に対応する１つのマイクロレンズにより
集光され、一本の導波路に入射するように設計されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記導
波路型イメージセンサは、図１４に示すようなマイクロ
レンズ以外の領域から入射する不要光１６ａや、隣接レ
ンズからの漏光１６ｂが、導波路アレイ基板１３のクラ
ッド７に入り込んでしまう。そして図１５（ａ）、
（ｂ）に示すようにその不要光又は漏光の一部の光１７
は、光電変換素アレイ５に入射してしまう。ここで図１
５（ａ）は光電変換素子アレイ５に入り込む導波路アレ
イ４のクラッド中の不要光又は漏光１７を示す構成図で
あり、同図（ｂ）は側面図である。これによりＳＮ比が
低下し、解像度を悪化させる原因となる。本発明は、ク
ラッドに入り込んだ不要光もしく漏光が光電変換素子ア
レイに入り込むことを防止でき、ＳＮ比のよい高解像度
で、構造が簡単で作製の容易な導波路型イメージセンサ
を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
導波路アレイと光電変換素子アレイとを光学的に組み合
わせた導波路型イメージセンサにおいて、前記導波路ア
レイの入力端と出力端との間に屈曲を持たせ、前記導波
路アレイの光入力部のクラッド表面の延長面の外に前記
光電変換素子アレイを設けたことを特徴とする導波路型
イメージセンサである。請求項１記載の発明によれば、
導波路アレイ光入力部と導波路アレイ光出力部の間の導
波路アレイに屈曲部をもたせていることになる。したが
って、導波路アレイのクラッドに入り込んだ不要光や漏
光は、大部分が直進して屈曲部にて外部の空気中に出て
しまい、導波路コア中の光のみが光電変換素子に到達す
る。その結果、ＳＮ比が高くなり解像度が向上する。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の導
波路型イメージセンサにおいて、少なくとも前記導波路
アレイの屈曲部を含む導波路クラッド表面の一部を散乱
面にすることを特徴とする特徴とする導波路型イメージ
センサである。請求項２記載の発明によれば、クラッド
に入り込んだ不要光や漏光は、散乱面より効率よく外部
の空気中に出てしまい、光電変換素子には到達せず、良
好なＳＮ比が得られる。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項１記載の導
波路型イメージセンサにおいて、少なくとも前記導波路
アレイの屈曲部を含む導波路クラッド表面の一部に、光
を吸収する吸収部材を設けたことを特徴とする導波路型
イメージセンサである。請求項３記載の発明によれば、
クラッドに入り込んだ不要光や漏光は、吸収部材により
吸収され、導波路コア中の光のみ光電変換素子に到達
し、ＳＮ比の高い、そして高解像度の画像が得られる。

【００１３】請求項４記載の発明は、導波路アレイと光
電変換素子アレイとを光学的に組み合わせた導波路型イ
メージセンサにおいて、前記導波路アレイの入力端と出
力端との間に導波路アレイの一方のクラッド表面の一部
が他方のクラッド表面の延長面の外に位置する凹凸部を
設け、その凹部に光を吸収する吸収部材を備えたことを
特徴とする導波路型イメージセンサである。請求項４記
載の発明によれば、原稿読み取り時にクラッドに入り込
んだ不要光や漏光は、ほとんどが直進するため吸収部材
に侵入し吸収される。一方、導波路コアの光は光電変換
素子に到達するために、ＳＮ比の高い高解像度の画像が
得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。＜第１の実施の形態＞図１は、本発明の第１の実施の形
態に係わる導波路型イメージセンサの構成図であり、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）に対応する側面図、
（ｃ）、（ｄ）は他の側面図である。

【００１５】図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の
形態の導波路型イメージセンサは、原稿１の原稿面を照
射する発光ダイオードアレイ２と、原稿１からの反射光
を集光するマイクロレンズアレイ３と、そのマイクロレ
ンズアレイ３にて集光された光を光情報として導いて縮
小する導波路アレイ４と、その導波路アレイ４からの光
情報を電気信号に変換する光電変換素子アレイ５のＣＣ
Ｄ（電荷結合素子）から構成されるものである。さらに
本実施の形態の導波路型イメージセンサは、原稿読み取
り時に、導波路アレイ４のクラッド７に入り込んでしま
った不要光や漏光８を除去するために、導波路アレイ４
の入力端と出力端との間の導波路アレイ４に屈曲部９を
形成し、導波路アレイ４の光入力部のクラッド表面の延
長面１１の外に光電変換素子アレイ５を設けている。

【００１６】ここで導波路形状（コア形状）は、幅８μ
ｍ、深さ８μｍ、導波路ピッチ（コアピッチ）は、光入
力側で１２５μｍ、光出力側で１４μｍとなっている。
なお、コア６の屈折率は１．５１、クラッド７の屈折率
は１．４９、クラッド平面基板２４（図３に図示）の屈
折率は１．４９とした。また、本実施の形態で使用した
マイクロレンズアレイ３は、有効口径１２５μｍ，レン
ズピッチ１２５μｍ、屈折率１．４９である。さらにＣ
ＣＤは、画素数が２０４８個、画素サイズが１４μｍ×
１２μｍ、画素ピッチが１４μｍである。

【００１７】次に本実施の形態に係わる高分子材料から
なる導波路及びその作製方法について説明する。まず本
実施の形態の導波路を構成するクラッド平面基板の作製
方法について説明する。図２（ａ）に示すように、まず
石英ガラス基板１８の主面にフォトレジスト１９を塗布
した後、同図（ｂ）に示すように、フォトマスク２０を
介して紫外線２１を照射し、コア材料を充填する溝のパ
ターンをフォトレジスト１９に露光する。次に同図
（ｃ）に示すように、溝のパターンが露光されたフォト
レジスト１９をエッチング処理して凹部を形成する。

【００１８】次に同図（ｄ）に示すように、凹部が形成
された石英ガラス基板１８の主面側に電気メッキ法を用
いて金属膜２２ａを形成する。次に同図（ｅ）に示すよ
うに、金属膜２２ａの上に支持板２３をエポキシ系の接
着剤等により接着して補強した後、レジスト剥離剤を用
いて金属膜２２ａを石英ガラス基板１８から分離して、
リブ状の凸部が複数形成された金型２２ｂを得る。次に
上記金型２２ｂを用いて２Ｐ成形法でクラッド基板２５
ｂを作製する。２Ｐ成形法とは光硬化性樹脂を用いた複
製法の一種であり、光ディスク等の作製に適用されてい
る方法である。

【００１９】まず図３（ａ）に示すように、凹凸状のパ
ターンが形成された金型２２ｂの表面に光硬化性樹脂２
５を流し込み、さらにその上に透明平板（クラッド平面
基板）２４を乗せる。次に同図（ｂ）に示すように、光
硬化性樹脂２５を硬化させる。次に同図（ｃ）に示すよ
うに、硬化した光硬化性樹脂２５を金型２２ｂから剥が
して、表面に凹凸のパターンが形成された透明樹脂体
（クラッド基板）２５ａを得る。

【００２０】次に、クラッド基板の溝２５ｂにコア材料
を充填して導波路を作製する方法について説明する。ま
ず、図４（ａ）に示すように、主面に複数の溝２５ｂが
形成されたクラッド基板２５ａを用意する。同図（ｂ）
に示すように、このクラッド基板２５ａの主面に紫外線
硬化樹脂等のコア材料２６を塗布する。次に同図（ｃ）
に示すように、溝２５ｂの外部に存在する余分なコア材
料２６をスキージ材２７により掃き取って除去し、溝２
５ｂのみにコア材料２６を充填させる。そして同図
（ｄ）に示すように、紫外線２１を照射して溝２５ｂの
内部のコア材料２６を硬化させ、導波路のコア２８を形
成する。

【００２１】次に同図（ｅ）に示すように、コア２８が
形成されたクラッド基板２５ａの主面にクラッド材２９
を塗布して透明平板（クラッド平面基板）２４を置く。
同図（ｆ）に示すように、紫外線２１を照射してクラッ
ド材２９を硬化させて、導波路を得る。ここで本実施の
形態の導波路アレイ４において、複数の溝が形成された
クラッド基板２５ａ厚は２０μｍ、クラッド材２９厚は
２０μｍ、クラッド平面基板２４厚はいずれも２５０μ
ｍであり、全体の導波路厚さは、約５５０μｍとなって
いる。

【００２２】次に導波路アレイ４の光入力部のクラッド
表面の延長面１１の外に該光電変換素子アレイを設ける
ために、導波路アレイ４に屈曲を持たせる。ここで、導
波路アレイ４を曲げると、本質的に何らかの光学的な損
失が生じる。しかし、曲げの曲率半径（ＲＯＣ）を以下
のように大きくすることによって、この損失は無視し得
るものとなる。

【００２３】

【数２】

【００２４】ここで、Ｎはコア６の屈折率、λは用いる
光の波長、ａは導波路の幅、ｎはクラッド７の屈折率で
ある。本発明では、Ｎ＝１．５１、λ＝５７０ｎｍ、ａ
＝８μｍ、ｎ＝１．４９であるので最小値ＲＯＣは、約
８５μｍに相当する。本発明では損失を完全に消去する
ため、ＲＯＣを１０ｍｍに設定して、導波路アレイ４に
屈曲を持たせた。なお導波路アレイ４は、フィルム状な
ので容易に屈曲させることができる。

【００２５】導波路の屈曲前と屈曲後の導波路損失を比
較したところ、変化はなく０．２ｄＢ／ｃｍの良好な特
性を示した。次に屈曲前と屈曲後の導波路クラッド出力
端での不要光や漏光８の光強度を測定し、屈曲による迷
光減衰量を求めると１４ｄＢであった。この導波路をイ
メージセンサとして使用して、実際に原稿の読み取りを
行うと、ＳＮ比が高く、解像度の良い読み取りを行うこ
とができた。

【００２６】なお、上述の本実施の形態では、図１
（ｂ）に示すように、屈曲部９の領域を導波路厚さ１０
より大きくしたが、光電変換素子アレイ５が導波路アレ
イ４の光入力部のクラッド表面の延長面１１の外にあれ
ば、同図（ｃ）に示すように、屈曲部９領域を導波路厚
さ１０より小さくしてもかまわない。また同図（ｄ）に
示すように、屈曲部９を２箇所設けてもよい。また、導
波路入力端面と光電変換素子面のなす角βは何度でもよ
い。

【００２７】＜第２の実施の形態＞図５（ａ）は本発明
に係わる導波路型イメージセンサの第２の実施の形態の
側面図である。この導波路型イメージセンサは、図１に
示したものとほぼ同じ構成である。図１の導波路型イメ
ージセンサと異なる点は、少なくとも屈曲部９を含む導
波路クラッド７表面の一部を散乱面３０に加工している
点である。本実施の形態ではサンドペーパーを使用して
導波路クラッド７表面を散乱面に加工するものである
が、射出成形技術等により容易に散乱面をもったクラッ
ド基板２５ａを作製することもできる。

【００２８】第２実施の形態の導波路アレイを用いて、
クラッド７中の不要光及び漏光の測定を行い、従来の導
波路アレイの場合と比較した。その結果、迷光減衰量は
１７ｄＢであった。この第２の実施の形態の導波路アレ
イをイメージセンサとして使用して、実際に原稿の読み
取りを行うと、ＳＮ比が高く、解像度の良い読み取りを
行うことができた。

【００２９】ここで例えば、図５（ｂ）に示すように屈
曲部９領域が導波路厚さ１０より小さい場合は、少なく
とも屈曲部９と導波路厚さ１０領域以上を散乱面３０と
することが望ましい。なお、上述の本実施の形態では、
屈曲部を含む導波路クラッド７表面の一部を散乱面とし
たが、さらに効果を高めるために図５（ｃ）に示すよう
に、導波路クラッド７表面全面を散乱面３０としてもよ
い。

【００３０】＜第３の実施の形態＞図６（ａ）は本発明
に係わる導波路型イメージセンサの第３の実施の形態の
側面図である。この導波路型イメージセンサは、図１，
図５により示したものとほぼ同じ構成である。図１，図
５の導波路型イメージセンサと異なる点は、導波路アレ
イの少なくとも屈曲部９を含む導波路クラッド７表面の
一部に吸収部材３１を設けている点である。第３の実施
の形態に使用した、吸収部材３１はアクリル樹脂性黒塗
料である。

【００３１】次に効果を確かめるために、不要光や漏光
の光強度を測定し、従来の導波路アレイの場合と比較し
た。その結果、迷光減衰量を求めると１９ｄＢであっ
た。この導波路をイメージセンサとして使用して、実際
に原稿の読み取りを行うと、ＳＮ比が高く、解像度の良
い読み取りを行うことができた。また例えば、図６
（ｂ）に示すように屈曲部９領域が導波路厚さ１０より
小さい場合には、少なくとも屈曲部９と導波路厚さ１０
領域以上を吸収部材３１にて覆うことが望ましい。

【００３２】さらに不要光及び漏光を吸収するととも
に、導波路クラッド７表面から入り込む外部からの不必
要な光を遮断するために、図６（ｃ）に示すように導波
路クラッド７表面全面に吸収部材３１を設けてもよい。
なお、上述の本実施の形態では、吸収部材としてアクリ
ル樹脂製黒塗料を用いたが、光を吸収するものであれ
ば、例えば黒のポリカーボネート、黒のポリエステルフ
ィルム、油性黒インクなどを用いてもよい。

【００３３】＜第４の実施の形態＞次に図７は、本発明
の第４の実施の形態に係わる導波路型イメージセンサの
構成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）に対応
する側面図、（ｃ）乃至（ｅ）は他の側面図である。図
７（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の導波路型
イメージセンサは、原稿１の原稿面を照射する発光ダイ
オードアレイ２と、原稿１からの反射光を集光するマイ
クロレンズアレイ３と、そのマイクロレンズアレイ３に
て集光された光を光情報として導いて縮小する導波路ア
レイ４と、その導波路アレイ４からの光情報を電気信号
に変換する光電変換素子アレイ５のＣＣＤ（電荷結合素
子）から構成されるものである。さらに本実施の形態の
導波路型イメージセンサは、原稿読み取り時に、導波路
アレイ４のクラッド７に入り込んでしまった不要光や漏
光を除去するために、導波路アレイ４の入力端と出力端
との間の導波路アレイ４に、導波路アレイ４の一方のク
ラッド表面の一部９ｃが他方のクラッド表面の延長面１
１の外に位置する凹凸部４１を設け、その凹部表面に光
を吸収する吸収部材４０を設けている。

【００３４】ここで導波路形状（コア形状）は、幅８μ
ｍ、深さ８μｍ、導波路ピッチ（コアピッチ）は、光入
力側で１２５μｍ、光出力側で１４μｍとなっている。
なお、コア６の屈折率は１．５１、クラッド７の屈折率
は１．４９、クラッド平面基板の屈折率は１．４９とし
た。また、本実施の形態で使用したマイクロレンズアレ
イ３は、有効口径１２５μｍ、レンズピッチ１２５μ
ｍ、屈折率１，４９である。さらにＣＣＤは、画素数が
２０４８個、画素サイズが１４μｍ×１２μｍ、画素ピ
ッチが１４μｍである。

【００３５】次に本発明の実施の形態に係わる高分子材
料からなる導波路及びその作製方法について説明する。
本実施の形態の導波路を構成するクラッド基板２５ａ及
びこのクラッド基板２５ａの溝２６ｂにコア材料を充填
して導波路を作製する方法については第１乃至第３の実
施の形態と同様であるので詳細には説明しない。

【００３６】次に本実施の形態の所望の凹凸をもった導
波路アレイ４の作製方法について説明する。図８（ａ）
に示すように、導波路アレイを用意する。すでに所望の
位置の凹部になるクラッド表面部分に、光を吸収する吸
収部材４０を備えてある。次に同図（ｂ）に示すように
導波路アレイに、所望の曲率半径をもった高分子からな
る円柱体４４、４４ａを３つ配置する（図８では円柱体
の一部を図示）。本実施の形態では、曲率半径１０ｍｍ
の円柱体を使用した。そして円柱体４４，４４ａの曲面
表面部分を導波路アレイのクラッド表面に密着させる。
そして同図（ｃ）に示すように、中央に位置する円柱体
４４ａにて、導波路アレイの一方のクラッド表面の一部
９ｃが他方のクラッド表面の延長面１１の外に位置する
ように押し込んでいく。これにより、同図（ｄ）に示す
ように、円柱体４４，４４ａのもつ曲面に沿って導波路
アレイに凹凸４１ができるため、結果として導波路アレ
イに所望の曲率半径をもった凹凸４１を作製することが
できる。なお、導波路アレイは、フィルム状なので容易
に屈曲、すなわち凹凸４１部分を作製することができ
る。

【００３７】なお、導波路アレイの屈曲前と屈曲後の挿
入損失を比較したところ、変化はなく３．０ｄＢであっ
た。次に本実施の形態の導波路アレイの迷光の低減効果
を確かめるために、導波路アレイ凹凸部の凹部頂点のク
ラッド表面位置と迷光減衰量との依存性を測定した。図
９（ａ）に示すように、屈曲前の下面のクラッド表面９
ａの位置ｔをゼロとして、同図（ｂ）に示すように、導
波路アレイに屈曲（凹凸）をもたせて、ｔを徐々に増加
させていく。そのときのクラッド７中の迷光量を導波路
クラッド出力部で測定する。なお、導波路アレイの厚さ
はＴ＝５５０μｍであり、同図（ｃ）に示すように、ｔ
＝Ｔの時は上面のクラッド表面の延長面１１と下面の凹
部頂点のクラッド表面９ｂの位置が等しいことを示す。

【００３８】結果を図９（ｄ）に示す。縦軸は従来の導
波路アレイの迷光量に対する本実施の形態の導波路アレ
イの迷光減衰量（ｄＢ）、横軸は導波路アレイの凹凸部
となりうる凹部頂点のクラッド表面の位置ｔである。ｔ
＜Ｔでは、迷光減衰量の特性の勾配がきつく、ｔ＝Ｔを
境にｔ＞Ｔになると迷光減衰量が徐々に収束し、約２０
ｄＢに収束した。ｔ＜Ｔの場合の導波路アレイをイメー
ジセンサとして使用して、実際に原稿の読み取りを行う
と、ＳＮ比が低く、そして非常に解像度の悪い読み取り
になった。

【００３９】ｔ＞Ｔでの導波路アレイをイメージセンサ
として使用して、実際に原稿の読み取りを行うと、ＳＮ
比の高い、解像度の良い読み取りを行うことができた。

【００４０】このことは、図１０に示すように、マイク
ロレンズアレイ３からクラッド７に入射する不要光又は
漏光１７ｃは屈曲部４１で直進して吸収部材４０に吸収
されるためと考えられる。この結果、導波路アレイの一
方のクラッド表面の一部が他方のクラッド表面の延長面
１１の外に位置するように凹凸を設け、そしてその凹部
のクラッド表面に光を吸収する吸収部材を設ければよい
ことが分かる。

【００４１】なお、上述の本実施の形態では、吸収部材
としてアクリル樹脂製黒塗料を用いたが、光を吸収する
ものであれば、例えば黒のポリカーボネート、黒のポリ
エステルフィルム等をクラッド表面に設置してもよい。
また本実施の形態では、凹部クラッド表面に光を吸収す
る吸収部材を設けたが、さらに不要光及び漏光を吸収す
るとともに、導波路クラッド７表面から入り込む外部か
らの不必要な光を遮断するために、図７（ｃ）に示すよ
うに導波路クラッド７表面全面に吸収部材４０を設けて
もよい。

【００４２】以上４つの実施の形態について述べ、これ
らの実施の形態では、２Ｐ成型法にて導波路パターンの
形成されたクラッド基板２５ａを作製し、該クラッド基
板２５ａを用いてフィルム状の導波路アレイを作製する
ものであるが、本発明はこの作製方法及びフィルム状の
導波路アレイに限定されるものではない。例えば、前記
クラッド基板２５ａ作製方法として、射出成形等でもよ
い。また導波路層の厚い導波路アレイでも、例えば図７
（ｄ）に示すように、屈曲部となるクラッド表面部分に
細かい溝４２を入れ曲げやすくしたり、あるいは、例え
ば同図（ｅ）に示すように導波路アレイの屈曲部を参照
符号４３に示すように導波路クラッドを薄く加工するこ
とで容易に屈曲させることができる。

【００４３】またあらかじめ屈曲部を設けた型を用いた
２Ｐ成形法、射出成型法でもよく、その他の如何なる材
料や製造方法を用いてもよい。なお、本明細書におい
て、導波路アレイの光入力部のクラッド表面の延長面の
外に光電変換素子アレイを設けるとは、光電変換素子ア
レイのケースのすべてまでも前記延長面の外に設けるこ
とを意味するものではなく、少なくとも光電変換素子ア
レイの受光部が前記延長面の外に設けられていることを
意味するものとする。ただし、不要光や漏光を光電変換
素子アレイが受光しないようにするためには、光電変換
素子アレイのケースまでも含めて前記延長面の外に設け
ることが望ましい。

【００４４】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、導波路ア
レイと光電変換素子アレイとを光学的に組み合わせた導
波路型イメージセンサにおいて、前記導波路アレイの入
力端と出力端との間に屈曲を持たせ、前記導波路アレイ
の光入力部のクラッド表面の延長面の外に前記光電変換
素子アレイを設けたので、導波路アレイのクラッドに入
り込んだ不要光や漏光は、屈曲部にて外部の空気中に出
てしまい、導波路コア中の光は光電変換素子に到達す
る。よって、ＳＮ比が高くなり、解像度が向上する。ま
た構造が簡単で作製が容易である。

【００４５】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の導波路型イメージセンサにおいて、少なくとも前記
導波路アレイの屈曲部を含む導波路クラッド表面の一部
を散乱面にしたので、クラッドに入り込んだ不要光や漏
光は、該散乱面にて外部の空気中に出てしまうので、光
電変換素子には到達しない。よってＳＮ比が高くなり、
解像度が向上する。また構造が簡単で作製が容易であ
る。

【００４６】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の導波路型イメージセンサにおいて、少なくとも前記
導波路アレイの屈曲部を含む導波路クラッド表面の一部
に、光を吸収する吸収部材を設けたので、クラッドに入
り込んだ不要光や漏光は大部分が直進し、該吸収部材に
侵入し吸収される。その結果、ＳＮ比が高くなり、解像
度が向上する。また構造が簡単で、作製が容易である。

【００４７】請求項４記載の発明によれば、導波路アレ
イと光電変換素子アレイとを光学的に組み合わせた導波
路型イメージセンサにおいて、前記導波路アレイの入力
端と出力端との間に導波路アレイの一方のクラッド表面
の一部が他方のクラッド表面の延長面の外に位置する凹
凸部を設け、その凹部に光を吸収する吸収部材を備えた
ので、導波路アレイのクラッドに入り込んだ不要光や漏
光は、ほとんどが直進して吸収部材に侵入し、そして吸
収される。一方、導波路コア中の光信号は光電変換素子
に到達するため、ＳＮ比の高い、そして高解像度の画像
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１の実施の形態の導波路型
イメージセンサの構成を示す概略斜視図、（ｂ）は側面
図である。（ｃ）は屈曲部が導波路の厚さより小さい場
合の構成を示す側面図である。（ｄ）は屈曲部を２箇所
もつ場合の構成を示す側面図である。

【図２】第１の実施の形態のクラッド基板の金型の作製
方法を説明する図である。

【図３】第１の実施の形態のクラッド基板の作製方法を
説明する図である。

【図４】第１の実施の形態のクラッド基板にコア材料を
充填して、導波路を作製する方法を説明する図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の導波路型イメージ
センサの構成を示す側面図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態の導波路型イメージ
センサの構成を示す側面図である。

【図７】（ａ）は本発明の第４の実施の形態の導波路型
イメージセンサの構成を示す概略斜視図、（ｂ）は側面
図である。（ｃ）はクラッド表面全面に吸収部材を設け
た導波路型イメージセンサの構成を示す側面図である。
（ｄ）は屈曲部となる導波路クラッド表面に細かい溝を
設けた導波路型イメージセンサの構成を示す側面図であ
る。（ｅ）は屈曲部となる導波路クラッドを薄く加工し
た導波路型イメージセンサの構成を示す側面図である。

【図８】第４の実施の形態の導波路凹凸部の作製方法を
説明する説明図である。

【図９】（ａ）は導波路に屈曲をもたせる前の状態（下
面のクラッド表面ｔ＝０）を示す側面図である。（ｂ）
は導波路に屈曲をもたせ、凹部頂点のクラッド表面位置
ｔ＝Ｔ／２を示す側面図である。（ｃ）は凹部頂点のク
ラッド表面位置ｔが導波路厚さＴと等しい場合を示す導
波路の側面図である。（ｄ）は導波路アレイ凹凸部の凹
部頂点のクラッド表面の高さの位置ｔと迷光減衰量との
関係を示した図である。

【図１０】導波路クラッド中の不要光、漏光が吸収部材
に吸収される光路を示す側面図である。

【図１１】（ａ）は、従来の導波路型イメージセンサの
構成を示す概略斜視図であり、（ｂ）は側面図である。

【図１２】マイクロレンズ及び導波路の開口数の原理図
である。

【図１３】マイクロレンズに付随する迷光の光路を示す
図である。

【図１４】不要光及び漏光の光路を示す図である。

【図１５】光電変換素子に入り込む不要光及び漏光の光
路を示す図である。

【符号の説明】

１原稿２発光ダイオードアレイ３マイクロレンズアレイ４導波路アレイ５光電変換素子アレイ６コア７クラッド８不要光及び漏光９屈曲部１０導波路厚１１クラッド表面の延長面１２マイクロレンズアレイ基板１３導波路アレイ基板１４原稿からの反射光１５隣接マイクロレンズによる原稿からの反射光１６ａ不要光、１６ｂ漏光１７不要光及び漏光１８石英ガラス基板１９フォトレジスト２０フォトマスク２１紫外線２２ａ金属膜、２２ｂ金型２３支持板２４クラッド平面基板２５光硬化性樹脂、２５ａクラッド基板、２５
ｂ溝２６コア材料（紫外線硬化樹脂）２７スキージ材２８コア２９クラッド材３０散乱面３１，４０吸収部材４１凹凸部（屈曲部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導波路アレイと光電変換素子アレイとを
光学的に組み合わせた導波路型イメージセンサにおい
て、前記導波路アレイの入力端と出力端との間に屈曲を
持たせ、前記導波路アレイの光入力部のクラッド表面の
延長面の外に前記光電変換素子アレイを設けたことを特
徴とする導波路型イメージセンサ。
【請求項２】請求項１記載の導波路型イメージセンサ
において、少なくとも前記導波路アレイの屈曲部を含む
導波路クラッド表面の一部を散乱面にすることを特徴と
する特徴とする導波路型イメージセンサ。
【請求項３】請求項１記載の導波路型イメージセンサ
において、少なくとも前記導波路アレイの屈曲部を含む
導波路クラッド表面の一部に、光を吸収する吸収部材を
設けたことを特徴とする導波路型イメージセンサ。
【請求項４】導波路アレイと光電変換素子アレイとを
光学的に組み合わせた導波路型イメージセンサにおい
て、前記導波路アレイの入力端と出力端との間に導波路
アレイの一方のクラッド表面の一部が他方のクラッド表
面の延長面の外に位置する凹凸部を設け、その凹部に光
を吸収する吸収部材を備えたことを特徴とする導波路型
イメージセンサ。