JPH07301730A - Waveguide type reducing image sensor - Google Patents
Waveguide type reducing image sensorInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はハードコピー画像の一次
元読み取り光学系に使用されるイメージセンサに係り、
特に光導波路を用いた縮小イメージセンサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor used in a one-dimensional reading optical system for a hard copy image,
In particular, it relates to a reduced image sensor using an optical waveguide.
【０００２】[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の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、原稿幅よりもセンサ長が短
く縮小光学系を用いて結像画像を読み取る縮小型センサ
と、１対１の光学系を用いて等倍の結像画像を読み取る
密着型センサ（等倍型センサとも呼ばれる）とがある。2. Description of the Related Art In recent years, as the demand for image reading by facsimiles, image scanners, digital copying machines, etc. has increased, there has been a demand for higher performance and miniaturization of one-dimensional image sensors for converting image information into electric signals. Conventionally, in a one-dimensional image sensor, a sensor having a sensor length shorter than a document width and reading a focused image using a reduction optical system, and a one-to-one optical system reading a focused image. There is a contact type sensor (also referred to as a normal-size sensor).
【０００３】図７に縮小型イメージセンサの概念図を示
す。同図において原稿１は、直線状に配置された発光ダ
イオード（以下、ＬＥＤと略す）アレイまたは蛍光灯等
の直線状の光源６により照明され、原稿１からの反射光
をレンズ４０によりＣＣＤ等の光電変換素子アレイ３０
に縮小結像させ、光電変換素子アレイ３０は原稿のイメ
ージ情報を電気信号の時系列に変換して出力する。FIG. 7 is a conceptual diagram of a reduction type image sensor. In FIG. 1, a document 1 is illuminated by a linear light source 6 such as a linearly arranged light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED) array or a fluorescent lamp, and reflected light from the document 1 is reflected by a lens 40 to a CCD or the like. Photoelectric conversion element array 30
Then, the photoelectric conversion element array 30 converts the image information of the document into a time series of electric signals and outputs the electric signals.
【０００４】図７の縮小型イメージセンサの分解能は、
光電変換素子アレイ３０の画素ピッチとレンズ性能によ
って決定され、読み取り分解能２００ｄｐｉ（１インチ
当たり２００ドット）、読み取り幅２５６ｍｍでは、原
稿１から光電変換素子アレイ３０までの距離（光路長）
ｄは約３３０ｍｍとなる。縮小型イメージセンサは低価
格であり高速読み取りが可能である反面、レンズ４０に
より集光する為、素子サイズが大きく小型化できない、
光学系の調整が複雑であり１台毎に調整を要するという
欠点を持っている。The resolution of the reduction type image sensor of FIG.
The distance from the original 1 to the photoelectric conversion element array 30 (optical path length) is determined by the pixel pitch of the photoelectric conversion element array 30 and the lens performance, and when the reading resolution is 200 dpi (200 dots per inch) and the reading width is 256 mm.
d will be about 330 mm. The reduction type image sensor is low in price and can read at high speed, but on the other hand, since it is condensed by the lens 40, the element size is large and it cannot be downsized.
It has a drawback that the adjustment of the optical system is complicated and adjustment is required for each unit.
【０００５】一方、図８の密着型イメージセンサでは、
光電変換素子アレイ３１の検出器は読み取り幅全体を覆
うように配置され、光源６で照明された原稿１からの反
射光は直接又はロットレンズアレイ４１を介して光電変
換素子アレイ３１に入射され、イメージ情報を電気信号
に変換する。密着型イメージセンサでは原稿１から光電
変換素子アレイ３１までの距離（光路長）ｄは小さく、
調整が不要という利点を有する反面、光電変換素子アレ
イの寸法が大きく、また光電変換素子アレイを駆動する
複雑な電子回路が必要であり、このため低価格化が困難
であった。On the other hand, in the contact type image sensor of FIG.
The detector of the photoelectric conversion element array 31 is arranged so as to cover the entire reading width, and the reflected light from the document 1 illuminated by the light source 6 is incident on the photoelectric conversion element array 31 directly or via the lot lens array 41. Converts image information into electrical signals. In the contact image sensor, the distance (optical path length) d from the document 1 to the photoelectric conversion element array 31 is small,
Although it has the advantage that adjustment is unnecessary, the size of the photoelectric conversion element array is large, and a complicated electronic circuit for driving the photoelectric conversion element array is required, which makes it difficult to reduce the cost.
【０００６】また、入力画像から光電変換素子アレイま
で光を導く複数の導波路を備え、導波路の入射端のピッ
チよりも出射端のピッチを狭くすることにより縮小画像
を得る導波路型縮小イメージセンサにおいて、誘電体導
波路に光学的反射材料（金属薄膜）を形成した構成が提
案されている（特開昭６０−１８９２５６号公報）。Further, a plurality of waveguides for guiding light from the input image to the photoelectric conversion element array are provided, and a waveguide-type reduced image is obtained in which a reduced image is obtained by making the pitch of the emitting ends narrower than the pitch of the incident ends of the waveguides. In a sensor, a structure in which an optical reflection material (metal thin film) is formed on a dielectric waveguide has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 60-189256).
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このように従来のレン
ズ系を使用した縮小型イメージセンサでは、原稿面と固
体撮像素子との間に長い光路長を必要とするため小型化
が困難、組み立て時に１台毎に調整が必要、振動に弱い
という問題点があった。また、従来の密着型イメージセ
ンサでは、光電変換素子アレイが原稿幅と同じ大きさと
なるので、光電変換信号のＳ／Ｎ比が低下したり、配線
間の寄生容量の為に高速動作が困難になると言う問題点
があった。As described above, in the reduction type image sensor using the conventional lens system, it is difficult to reduce the size because a long optical path length is required between the document surface and the solid-state image pickup device. There was a problem that adjustment was required for each unit and it was weak against vibration. Further, in the conventional contact type image sensor, since the photoelectric conversion element array has the same size as the document width, the S / N ratio of the photoelectric conversion signal is lowered, and the high speed operation is difficult due to the parasitic capacitance between the wirings. There was a problem that it would be.
【０００８】また、金属薄膜の反射を利用した導波路型
縮小イメージセンサでは、隣接導波路への光の漏れを防
ぐためには、リッジ型導波路の上下面のみならず両側面
にも同様に反射膜を形成することが必要であり、作製工
程が複雑になり歩留まりが低下するという問題点があっ
た。以上の問題点に鑑み、本発明の課題は、作製工程が
簡単で小型化が可能な導波路型縮小イメージセンサを提
供することである。Further, in the waveguide type reduction image sensor utilizing the reflection of the metal thin film, in order to prevent the leakage of light to the adjacent waveguide, not only the upper and lower surfaces of the ridge type waveguide but also the both side surfaces are similarly reflected. It is necessary to form a film, which complicates the manufacturing process and lowers the yield. In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a waveguide-type reduced image sensor that can be manufactured in a simple process and can be downsized.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を有する。すなわち本発明は、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縮
小イメージセンサにおいて、原稿面幅に形成されたレン
ズと、該レンズで集光された光を導く複数の導波路が形
成された光導波路基板と、前記複数の導波路により導か
れた光が入射する光電変換素子アレイと、を備えること
を特徴とする導波路型縮小イメージセンサである。In order to solve the above problems, the present invention has the following constitution. That is, according to the present invention, in a waveguide-type reduced image sensor that reduces reflected light from a document surface using a waveguide, a lens formed in the document surface width and a plurality of guides for guiding the light condensed by the lens. A waveguide-type reduced image sensor comprising: an optical waveguide substrate having a waveguide formed therein; and a photoelectric conversion element array into which light guided by the plurality of waveguides is incident.
【００１０】また本発明においては、前記光導波路基板
の互いに対向する入射側端面及び出射側端面に垂直に前
記導波路が形成され、かつ入射側から出射側に向かって
順次幅が狭くなるテーパ部をそれぞれの導波路に設ける
ことができる。また本発明においては、前記導波路に屈
曲部を設けることができる。また本発明においては、前
記レンズをシリンドリカルレンズまたはマイクロレンズ
アレイとすることができる。また本発明においては、前
記導波路を誘電体基板上に形成された拡散層とすること
ができる。Further, in the present invention, the waveguide is formed perpendicularly to the incident side end face and the emitting side end face of the optical waveguide substrate which are opposed to each other, and the taper portion whose width is gradually narrowed from the incident side to the output side. Can be provided in each waveguide. Further, in the present invention, a bent portion can be provided in the waveguide. Further, in the present invention, the lens may be a cylindrical lens or a microlens array. Further, in the present invention, the waveguide may be a diffusion layer formed on the dielectric substrate.
【００１１】[0011]
【作用】本発明は上記構成により、原稿面からの反射光
をシリンドリカルレンズまたはマイクロレンズアレイに
よる結合光学系によって効率よく導波路に入射させるこ
とができる。また結合光学系から光電変換素子まで光を
導く導波路は、導波路基板上に任意の形状に作製可能で
あるため、結合光学系と光電変換素子との相互配置が任
意となり、イメージセンサを小型化することができる。
また、結合光学系、光導波路基板、光電変換素子を一体
化することにより組み立て時の調整が不要となり、耐震
性に優れたイメージセンサを提供することができる。さ
らに、光導波路はイオン拡散法等により容易に、かつ大
きい原稿幅に対応するものが低コストで作製可能とな
る。According to the present invention, the light reflected from the document surface can be efficiently incident on the waveguide by the coupling optical system including the cylindrical lens or the microlens array. In addition, the waveguide that guides the light from the coupling optical system to the photoelectric conversion element can be manufactured in any shape on the waveguide substrate, so the mutual arrangement of the coupling optical system and the photoelectric conversion element is arbitrary, and the image sensor is compact. Can be converted.
In addition, by integrating the coupling optical system, the optical waveguide substrate, and the photoelectric conversion element, adjustment at the time of assembly becomes unnecessary, and it is possible to provide an image sensor excellent in earthquake resistance. Further, the optical waveguide can be easily manufactured by the ion diffusion method or the like, and one corresponding to a large document width can be manufactured at low cost.
【００１２】[0012]
【実施例】次に、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。以下に示す実施例は何れも２００ｄｐｉの
分解能をもつＧ３型ファクシミリ用一次元イメージセン
サ（スキャン幅２５６ｍｍ：Ｂ４用紙対応）に適用した
例であり、光電変換素子としては、１４μｍピッチ、２
０４８ピクセルのＣＣＤである日本電気株式会社（ＮＥ
Ｃ）製μＰＤ３７４３Ｄを用いた。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. Each of the following embodiments is an example applied to a one-dimensional image sensor for G3 type facsimile (scan width 256 mm: corresponding to B4 paper) having a resolution of 200 dpi.
A 048 pixel CCD, which is NEC Corporation (NE
C) μPD3743D was used.
【００１３】［第１実施例］図１は、本発明に係る導波
路型縮小イメージセンサの第１実施例の構成を説明する
ための概念図、図２は導波路基板を中心とした平面図で
ある。図３はシリンドリカルレンズ４の実際の形状を示
す斜視図、図４は本発明の導波路型縮小イメージセンサ
の断面構成図である。図１または図２において、本発明
の導波路型縮小イメージセンサの光検出部は、ＣＣＤア
レイ３と、シリンドリカルレンズ４と、光導波路基板５
とから構成されており、１は原稿、６は原稿を照明する
ＬＥＤアレイである。[First Embodiment] FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the construction of a first embodiment of a waveguide type reduced image sensor according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view centering on a waveguide substrate. Is. FIG. 3 is a perspective view showing the actual shape of the cylindrical lens 4, and FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of the waveguide type reduction image sensor of the present invention. 1 or 2, the light detecting portion of the waveguide type reduction image sensor of the present invention includes a CCD array 3, a cylindrical lens 4, and an optical waveguide substrate 5.
1 is a document and 6 is an LED array for illuminating the document.
【００１４】シリンドリカルレンズ４は、図３に示すよ
うに長さ２５６ｍｍ（原稿面幅に一致）幅１３０μｍの
寸法で、ガラス基板にイオン拡散法により、基板より屈
折率が０．０５大きいカマボコ型の領域を形成した。As shown in FIG. 3, the cylindrical lens 4 has a length of 256 mm (corresponding to the document surface width) and a width of 130 μm. The cylindrical lens 4 is of a semi-cylindrical type having a refractive index of 0.05 larger than that of the glass substrate by an ion diffusion method. The area was formed.
【００１５】シリンドリカルレンズに入射した平行光
は、全光量の８４％が式（１）で示される幅ｗのストラ
イプ状に集光されることが理論的に知られている。It is theoretically known that 84% of the total amount of parallel light incident on the cylindrical lens is condensed into a stripe shape having a width w shown by the equation (1).
【数１】ｗ＝１.２２λ／ＮＡ …（１） ここで、ＮＡは上記シリンドリカルレンズの開口数、λ
は光の波長であり、ここでは５００ｎｍである。本実施
例のシリンドリカルレンズ４のＮＡは最大０．１５が得
られており、４μｍ幅のストライプ状に集光することが
できる。またシリンドリカルレンズ４に使用したガラス
基板の厚さは、図３に示すように光導波路基板入射端面
で集光するように０．４５ｍｍとした。図４の断面構成
図に示すように、シリンドリカルレンズ４は光導波路基
板５の入射面５−１にガラス基板の屈折率に近い屈折率
をもつ接着剤により固定されている。これによりシリン
ドリカルレンズ４は光導波路基板５に垂直な方向の集光
を効果的に行うことができる。## EQU1 ## w = 1.22λ / NA (1) where NA is the numerical aperture of the cylindrical lens, λ
Is the wavelength of light, here 500 nm. The maximum NA of the cylindrical lens 4 of this embodiment is 0.15, and it is possible to collect light in a stripe shape having a width of 4 μm. The thickness of the glass substrate used for the cylindrical lens 4 was set to 0.45 mm so that the light was condensed on the incident end face of the optical waveguide substrate as shown in FIG. As shown in the sectional configuration diagram of FIG. 4, the cylindrical lens 4 is fixed to the incident surface 5-1 of the optical waveguide substrate 5 with an adhesive having a refractive index close to that of the glass substrate. As a result, the cylindrical lens 4 can effectively collect light in the direction perpendicular to the optical waveguide substrate 5.
【００１６】光導波路基板５は、２６０ｍｍ×２５ｍｍ
×２ｍｍのサイズであり、入射面５−１、出射面５−２
に垂直な上面に２０４８本の導波路５０がイオン拡散法
により形成されている。導波路５０のピッチは、光入射
端で１２７μｍ、光出射端で１４μｍである。各導波路
５０の入射端には、出射端に向かって徐々に幅が狭くな
る片側それぞれ０．５度のテーパ角を有するテーパ部５
１が設けられている。このテーパ部５１により、各導波
路５０の幅は１２７μｍから８μｍに徐々に幅が狭くな
り、水平方向の集光が行われる。テーパ部５１を除く導
波路５０の幅は８μｍである。さらに各導波路５０には
それぞれ２カ所の屈曲部５２、５３が設けられている。
２カ所の屈曲部５２、５３はそれぞれ光導波路基板５の
幅ｄが最小となるように９０度とした。The optical waveguide substrate 5 is 260 mm × 25 mm
It has a size of × 2 mm, and has an entrance surface 5-1 and an exit surface 5-2.
2048 waveguides 50 are formed by an ion diffusion method on the upper surface perpendicular to the. The waveguide 50 has a pitch of 127 μm at the light incident end and 14 μm at the light emitting end. At the incident end of each waveguide 50, the tapered portion 5 having a taper angle of 0.5 degrees on each side whose width gradually narrows toward the emitting end.
1 is provided. Due to the taper portion 51, the width of each waveguide 50 is gradually narrowed from 127 μm to 8 μm, and the light is condensed in the horizontal direction. The width of the waveguide 50 excluding the tapered portion 51 is 8 μm. Further, each waveguide 50 is provided with two bent portions 52 and 53, respectively.
The two bent portions 52 and 53 are each 90 degrees so that the width d of the optical waveguide substrate 5 is minimized.
【００１７】導波路屈曲部の光損失に関しては、曲率半
径（ＲＯＣ）が次の式（２）を満足すれば、光損失は無
視できるほど小さくなることが知られている。Regarding the optical loss at the bent portion of the waveguide, it is known that the optical loss becomes negligibly small if the radius of curvature (ROC) satisfies the following expression (2).
【数２】ＲＯＣ＞３Ｎ2λ／π［Ｎ2−ｎ2＋（λ／２
ａ）2］1/2 …（２） ここで、Ｎは導波路の実効屈折率、ｎはガラス基板屈折
率、λは波長、ａは導波路幅である。本実施例では、Ｎ
＝１.５７４、ｎ＝１.５２４、λ＝５００ｎｍであるの
で、ＲＯＣが約２０μｍ以上では光損失を無視できる。
実際には加工精度等を考慮してＲＯＣを２００μｍとし
た。ROC> 3N 2 λ / π [N 2 −n 2 + (λ / 2
a) 2 ] 1/2 (2) Here, N is the effective refractive index of the waveguide, n is the refractive index of the glass substrate, λ is the wavelength, and a is the waveguide width. In this embodiment, N
= 1.574, n = 1.524, and λ = 500 nm, so that the optical loss can be ignored when the ROC is about 20 μm or more.
In actuality, ROC was set to 200 μm in consideration of processing accuracy and the like.
【００１８】次に、本第１実施例のシリンドリカルレン
ズ及び光導波路基板の作製方法を説明する。シリンドリ
カルレンズ及び光導波路基板の作製方法は何れも同じ銀
イオン拡散法を用い、特に断らない限り同じ工程で作製
される。まず、基板にはＳｃｈｏｔｔ社製Ｂ２７０ソー
ダライムガラスを使用し、基板上にマスク用のＡｌ膜を
スパッタ法により形成した。次いで、通常のフォトリソ
グラフィ法、エッチング（エッチング溶剤：水酸化ナト
リウム水溶液）によりマスクパターンを形成した。この
パターンをマスクとして、銀イオン（Ａｇ+）を拡散す
ることにより導波路またはシリンドリカルレンズを形成
した。Next, a method of manufacturing the cylindrical lens and the optical waveguide substrate of the first embodiment will be described. The same method of manufacturing the cylindrical lens and the optical waveguide substrate uses the same silver ion diffusion method, and is manufactured in the same process unless otherwise specified. First, B270 soda lime glass manufactured by Schott was used as a substrate, and an Al film for a mask was formed on the substrate by a sputtering method. Then, a mask pattern was formed by a usual photolithography method and etching (etching solvent: sodium hydroxide aqueous solution). Using this pattern as a mask, silver ions (Ag + ) were diffused to form a waveguide or a cylindrical lens.
【００１９】銀イオン拡散工程は２段階の処理からな
り、最初に基板を３３０°Ｃに温度調節された硝酸銀
（ＡｇＮＯ3）と硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ3）の融解液
に６０分間（シリンドリカルレンズの場合）ないし３０
分間（光導波路の場合）浸した後、温水で洗浄し、同じ
く３３０°Ｃに温度調節された硝酸ナトリウム融解液に
１５分間浸した。この際後者の硝酸ナトリウム融解液に
よる処理は、安定化処理であり省略することもできる。
最初の処理での銀イオン濃度は０．０５モル％である。
このイオン濃度と拡散時間は形成しようとする導波路に
よって調整することができる。拡散層形成後、Ａｌマス
クを水酸化ナトリウム水溶液により除去した。上記の方
法により、基板の屈折率１.５２４に対して、０.０５屈
折率が大きい拡散層（シリンドリカルレンズまたは光導
波路）が得られた。The silver ion diffusion process consists of two steps. First, the substrate is first immersed in a melt of silver nitrate (AgNO 3 ) and sodium nitrate (NaNO 3 ) whose temperature is adjusted to 330 ° C. for 60 minutes (in the case of a cylindrical lens). ) To 30
After soaking for a minute (in the case of an optical waveguide), it was washed with warm water, and soaked for 15 minutes in a sodium nitrate melt solution whose temperature was also adjusted at 330 ° C. In this case, the latter treatment with the sodium nitrate melt is a stabilizing treatment and can be omitted.
The silver ion concentration in the first treatment is 0.05 mol%.
This ion concentration and diffusion time can be adjusted by the waveguide to be formed. After forming the diffusion layer, the Al mask was removed with an aqueous sodium hydroxide solution. By the above method, a diffusion layer (cylindrical lens or optical waveguide) having a large refractive index of 0.05 with respect to the refractive index of 1.524 of the substrate was obtained.
【００２０】上記の拡散法により作製したシリンドリカ
ルレンズ４と光導波路基板５、及びＣＣＤアレイ３をそ
れぞれ基板屈折率と近い屈折率を有する光学用接着剤、
例えば東洋インキ製造株式会社製ＬＡ−３５５６紫外線
硬化型接着剤等により接着し、光検出部を作製した。An optical adhesive having a refractive index close to that of the cylindrical lens 4, the optical waveguide substrate 5 and the CCD array 3 produced by the above diffusion method,
For example, it was adhered with LA-3556 UV curable adhesive manufactured by Toyo Ink Mfg. Co., Ltd. to prepare a photodetection section.
【００２１】以上説明した本第１実施例によれば、シリ
ンドリカルレンズの光入射面からＣＣＤアレイ入射面ま
での距離ｄを約２５ｍｍとすることができ、従来の縮小
型イメージセンサを大幅に縮小し、密着型イメージセン
サと同等の小型化を実現することができる。また、シリ
ンドリカルレンズを使用した結合光学系、光導波路基
板、ＣＣＤアレイを一体化することにより、組み立て時
の調整が不要となり、耐震性の優れたイメージセンサを
作製することができる。さらに、光導波路は任意の形状
をイオン拡散法により形成できるので、結合光学系を構
成するシリンドリカルレンズと光電変換素子であるＣＣ
Ｄアレイとの任意の配置が可能となり、種々のイメージ
センサが低コストで作製できる。According to the first embodiment described above, the distance d from the light incident surface of the cylindrical lens to the CCD array incident surface can be set to about 25 mm, and the conventional reduction type image sensor can be greatly reduced. It is possible to realize miniaturization equivalent to that of the contact image sensor. Further, by integrating the coupling optical system using the cylindrical lens, the optical waveguide substrate, and the CCD array, adjustment at the time of assembly becomes unnecessary, and an image sensor excellent in earthquake resistance can be manufactured. Further, since the optical waveguide can be formed in an arbitrary shape by the ion diffusion method, the cylindrical lens and the photoelectric conversion element CC that constitute the coupling optical system are used.
Arbitrary arrangement with the D array is possible, and various image sensors can be manufactured at low cost.
【００２２】［実施例２］次に、本発明に係る導波路型
縮小イメージセンサの第２実施例を説明する。図５は、
本発明の第２実施例の構成を説明するための平面図、図
６は同実施例における導波路への集光状態を示す平面図
である。図５において、本実施例の導波路型縮小イメー
ジセンサの光検出部は、ＣＣＤアレイ３と、マイクロレ
ンズアレイ７と、光導波路基板８とから構成されてお
り、１は原稿である。[Embodiment 2] Next, a second embodiment of the waveguide type reduced image sensor according to the present invention will be described. Figure 5
FIG. 6 is a plan view for explaining the configuration of the second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a plan view showing a state of focusing light on a waveguide in the same embodiment. In FIG. 5, the light detecting portion of the waveguide type reduction image sensor of the present embodiment is composed of a CCD array 3, a microlens array 7 and an optical waveguide substrate 8, and 1 is an original.
【００２３】マイクロレンズアレイ７は、それぞれ直径
１２７μｍのマイクロレンズが２０４８個直線状に配列
されたレンズであり、第１実施例と同様に２５６ｍｍ長
（原稿面幅）にわたって１枚のガラス基板上にイオン拡
散法により形成した。また、光導波路基板８は同じく第
１実施例と同様にイオン拡散法により形成した。但し、
光導波路基板８上に形成された導波路８０は、テーパ部
を形成せず、８μｍ幅の導波路を入射側ピッチ１２７μ
ｍで２０４８本形成した。さらに各導波路８０には第１
実施例と同様にそれぞれ２カ所の屈曲部８２、８３が設
けられていて、出射側は１４μｍピッチとし、ＣＣＤア
レイ３のピッチに一致させている。２カ所の導波路屈曲
部８２、８３はそれぞれ光導波路基板８の幅が最小とな
るように９０度とした。導波路屈曲部の光損失と曲率半
径との関係については、第１実施例で説明済みであるの
で省略する。The microlens array 7 is a lens in which 2048 microlenses each having a diameter of 127 μm are linearly arrayed, and like the first embodiment, one microlens array is formed on one glass substrate over a length of 256 mm (original surface width). It was formed by the ion diffusion method. The optical waveguide substrate 8 is also formed by the ion diffusion method as in the first embodiment. However,
The waveguide 80 formed on the optical waveguide substrate 8 does not have a tapered portion, and a waveguide having a width of 8 μm is formed on the incident side with a pitch of 127 μm.
2048 pieces were formed by m. Further, each waveguide 80 has a first
Similar to the embodiment, two bent portions 82 and 83 are provided respectively, and the emitting side has a pitch of 14 μm, which matches the pitch of the CCD array 3. The bent portions 82 and 83 of the two waveguides are each 90 degrees so that the width of the optical waveguide substrate 8 is minimized. The relationship between the optical loss and the radius of curvature of the bent portion of the waveguide has already been described in the first embodiment, and will be omitted.
【００２４】本第２実施例で作製した導波路型縮小イメ
ージセンサの光検出部によれば、マイクロレンズアレイ
７の入射面からＣＣＤアレイ３の入射面までの距離を約
２０ｍｍとすることができ、第１実施例に比べて更に小
型化することができる。また、第１実施例と同様、耐震
性に優れ、設計自由度が大きく、低コスト化が可能なイ
メージセンサを作製することができる。なお、本実施例
のマイクロレンズアレイと、第１実施例のテーパ部を有
する導波路を形成した光導波路基板とを組み合わせても
同様の効果を得られることは言うまでもない。また、本
発明の範囲は、上記実施例に限定されるものではなく、
当業者が上記実施例に多様な修正及び変更を加え得るこ
とは勿論である。According to the photodetector of the waveguide type reduction image sensor manufactured in the second embodiment, the distance from the incident surface of the microlens array 7 to the incident surface of the CCD array 3 can be set to about 20 mm. The size can be further reduced as compared with the first embodiment. Further, similarly to the first embodiment, it is possible to manufacture an image sensor which is excellent in earthquake resistance, has a large degree of freedom in design, and can be manufactured at low cost. Needless to say, the same effect can be obtained by combining the microlens array of this embodiment with the optical waveguide substrate having the waveguide having the tapered portion of the first embodiment. Further, the scope of the present invention is not limited to the above examples,
Of course, those skilled in the art can make various modifications and changes to the above embodiments.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、従
来の縮小型イメージセンサに比べ小型、かつ耐震性に優
れたイメージセンサを提供することができるという効果
がある。また、結合光学系にシリンドリカルレンズまた
はマイクロレンズアレイを使用しているので、原稿から
の反射光を効率よく集光し光電変換素子に導き、Ｓ／Ｎ
比の高い変換信号を得ることができるという効果があ
る。また、結合光学系と光電変換素子との間を接続する
光導波路を任意の形状とすることができるので、設計の
自由度が高まり結合光学系と光電変換素子との任意の配
置が可能となり、種々のイメージセンサに適用できると
いう効果がある。更に、光導波路はイオン拡散法等によ
り比較的大きい原稿幅に対応したものでも容易に作製す
ることができ、作製プロセスの簡略化、低コスト化を図
ることができるという効果がある。As described above, according to the present invention, there is an effect that it is possible to provide an image sensor which is smaller in size and excellent in earthquake resistance than the conventional reduction type image sensor. Further, since the cylindrical lens or the microlens array is used in the coupling optical system, the reflected light from the original is efficiently collected and guided to the photoelectric conversion element, and the S / N ratio is increased.
There is an effect that a converted signal with a high ratio can be obtained. Further, since the optical waveguide connecting between the coupling optical system and the photoelectric conversion element can have any shape, the degree of freedom in design is increased, and the arbitrary arrangement of the coupling optical system and the photoelectric conversion element is possible, There is an effect that it can be applied to various image sensors. Furthermore, the optical waveguide can be easily manufactured even by using an ion diffusion method or the like that corresponds to a relatively large document width, and there is an effect that the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
【図１】本発明に係る導波路型イメージセンサの第１実
施例の構成を示す概念図。FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration of a first embodiment of a waveguide type image sensor according to the present invention.
【図２】本発明の第１実施例の導波路型イメージセンサ
光検出部の平面図。FIG. 2 is a plan view of a waveguide type image sensor photodetector in the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第１実施例のシリンドリカルレンズを
説明する斜視図。FIG. 3 is a perspective view illustrating a cylindrical lens according to a first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第１実施例の導波路型イメージセンサ
光検出部の断面構成図。FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of a light guide portion of a waveguide type image sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第２実施例の導波路型イメージセンサ
光検出部の平面図。FIG. 5 is a plan view of a waveguide type image sensor photodetecting section according to a second embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第２実施例の導波路型イメージセンサ
光検出部の集光状態を説明する平面図。FIG. 6 is a plan view illustrating a light collecting state of a light guide portion of a waveguide type image sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図７】従来の縮小型イメージセンサの概略図。FIG. 7 is a schematic view of a conventional reduction type image sensor.
【図８】従来の密着型イメージセンサの概略図。FIG. 8 is a schematic view of a conventional contact image sensor.
１ 原稿 ３ ＣＣＤアレイ ４ シリンドリカルレンズ ５ 光導波路基板 ５−１ 入射側端面 ５−２ 出射側端面 ５０ 光導波路 ５１ 導波路テーパ部 ５２、５２ 導波路屈曲部 1 Original 3 CCD Array 4 Cylindrical Lens 5 Optical Waveguide Substrate 5-1 Incident Side End Face 5-2 Emission Side End Face 50 Optical Waveguide 51 Waveguide Tapered Section 52, 52 Waveguide Bent Section
Claims (6)
小する導波路型縮小イメージセンサにおいて、 原稿面幅に形成されたレンズと、 該レンズで集光された光を導く複数の導波路が形成され
た光導波路基板と、 前記複数の導波路により導かれた光が入射する光電変換
素子アレイと、 を備えることを特徴とする導波路型縮小イメージセン
サ。1. A waveguide-type reduced image sensor for reducing reflected light from a document surface using a waveguide, wherein a lens formed in a document surface width and a plurality of guides for guiding light condensed by the lens. A waveguide-type reduced image sensor comprising: an optical waveguide substrate having a waveguide formed thereon; and a photoelectric conversion element array into which light guided by the plurality of waveguides is incident.
側端面に垂直に前記導波路が形成され、かつ入射側から
出射側に向かって順次幅が狭くなるテーパ部がそれぞれ
の導波路に設けられたことを特徴とする導波路型縮小イ
メージセンサ。2. The taper according to claim 1, wherein the waveguide is formed perpendicularly to an end face and an end face of the optical waveguide substrate, which face each other and which face each other, and the width of which is gradually narrowed from the incident side toward the output side. A waveguide-type reduced image sensor, characterized in that a section is provided in each waveguide.
縮小イメージセンサ。3. The waveguide type reduced image sensor according to claim 1, wherein the waveguide is provided with a bent portion.
て、 前記レンズがシリンドリカルレンズであることを特徴と
する導波路型縮小イメージセンサ。4. The waveguide type reduction image sensor according to claim 1, wherein the lens is a cylindrical lens.
て、 前記レンズがマイクロレンズアレイであることを特徴と
する導波路型縮小イメージセンサ。5. The waveguide type reduction image sensor according to claim 1, wherein the lens is a microlens array.
て、 前記導波路が誘電体基板上に形成された拡散層からなる
ことを特徴とする導波路型縮小イメージセンサ。6. The waveguide-type reduced image sensor according to claim 1, wherein the waveguide comprises a diffusion layer formed on a dielectric substrate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9434694A JPH07301730A (en) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | Waveguide type reducing image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9434694A JPH07301730A (en) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | Waveguide type reducing image sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07301730A true JPH07301730A (en) | 1995-11-14 |
Family
ID=14107730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9434694A Pending JPH07301730A (en) | 1994-05-06 | 1994-05-06 | Waveguide type reducing image sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07301730A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0753958A2 (en) | 1995-07-13 | 1997-01-15 | Sharp Kabushiki Kaisha | Waveguide type compact optical scanner and manufacturing method thereof |
| US5930433A (en) * | 1997-07-23 | 1999-07-27 | Hewlett-Packard Company | Waveguide array document scanner |
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-
1994
- 1994-05-06 JP JP9434694A patent/JPH07301730A/en active Pending
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| WO2006064500A3 (en) * | 2004-12-14 | 2006-10-05 | Oms Displays Ltd | Device and method for optical resizing |
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