(57)【要約】【課題】  迷光による読み取り画像の劣化を軽減すると共に補間データを用いることなく、且つ境界撮像素子間隔が撮像素子間隔よりも大きい場合であっても境界領域の画像を忠実に読み取ることが可能なイメージセンサとその製造方法を提供する。【解決手段】  被照射体３に光を照射する光源１と、被照射体３による反射光を集束するレンズ体４と、このレンズ体４を介した反射光を受光する複数のＩＣチップ６と、これらのＩＣチップ６とレンズ体４との間に設けられ、隣り合うＩＣチップ６の間隙部に対向する部分にＩＣチップ６側の表面から内部に向かって屈折率が連続的又は段階的に大きくなる屈折率変化領域を配置し、これらの屈折率変化領域によって隣り合うＩＣチップ６の間隙部に入射する反射光をＩＣチップ６側に屈折させる透過体５とを備えるようにした。【選択図】          図１
2007300285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射体に光を照射する光源と、被照射体による反射光を集束するレンズ体と、このレンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップと、これらのＩＣチップと前記レンズ体との間に設けられ、隣り合うＩＣチップの間隙部に対向する部分において前記ＩＣチップ側の表面から内部に向かって屈折率が連続的又は段階的に大きくなる屈折率変化領域を配置し、これらの屈折率変化領域によって隣り合うＩＣチップの間隙部に入射する反射光を前記ＩＣチップ側に屈折させる透過体とを備えたイメージセンサ。
【請求項２】
被照射体に光を照射する光源と、被照射体による反射光を集束するレンズ体と、このレンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップと、これらのＩＣチップと前記レンズ体との間に設けられ、隣り合うＩＣチップの間隙部に対向する部分において前記ＩＣチップ側の表面に溝部を形成し、これらの溝部に入射する反射光を前記ＩＣチップ側に屈折させる透過体とを備えたイメージセンサ。
【請求項３】
被照射体に光を照射する光源及び被照射体による反射光を集束するレンズ体をそれぞれ配設する配設工程と、前記レンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップを前記レンズ体に沿って配列する配列工程と、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する一定間隔を隔てて、透過体の表面から内部に向かって屈折率が連続的又は段階的に大きくなる屈折率変化領域を形成する形成工程と、前記屈折率変化領域を隣り合うＩＣチップの間隙部に対向するように、前記レンズ体と前記ＩＣチップとの間に前記透過体を配置する配置工程とを備えたイメージセンサの製造方法。
【請求項４】
前記形成工程は、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する一定間隔ごとに複数の穴部を設けた金属マスク部材により前記透過体をマスクし、前記穴部を通して前記透過体中のイオンと交換可能なイオンを含む溶液を前記透過体に噴出して前記屈折率変化領域を形成する請求項３に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項５】
前記溶液を前記複数の穴部を通して前記透過体に同時に噴出して複数の前記屈折率変化領域を形成する請求項４に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項６】
前記溶液は、前記穴部を通して前記透過体に垂直及びこれに対して斜めの方向から同時に噴出される請求項５に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項７】
前記形成工程は、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する一定間隔ごとに複数の穴部を設けた金属マスク部材により前記透過体をマスクし、前記穴部を通して前記透過体中のイオンと交換可能なイオンを含む溶液中に前記透過体を浸漬して前記屈折率変化領域を形成する請求項３に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項８】
前記溶液は、硫酸ナトリウム塩溶液である請求項４乃至７のいずれかに記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項９】
複数の金属マスク部材に各々前記透過体をマスクし、これらを同時に硫酸ナトリウム塩溶液に浸漬する請求項８に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記金属マスク部材は、前記透過体を装着した後にその周囲にワイヤを巻き付ける請求項４乃至９のいずれかに記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１１】
被照射体に光を照射する光源及び被照射体による反射光を集束するレンズ体をそれぞれ配設する配設工程と、前記レンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップを前記レンズ体に沿って配列する配列工程と、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する一定間隔を隔てて、透過体の表面部に複数の溝部を形成する形成工程と、前記溝部を隣り合うＩＣチップの間隙部に対向するように、前記レンズ体と前記ＩＣチップとの間に前記透過体を配置する配置工程とを備えたイメージセンサの製造方法。
【請求項１２】
被照射体に光を照射する光源と、被照射体による反射光を集束するレンズ体と、このレンズ体に沿って配列され、前記レンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップと、これらのＩＣチップを搭載したセンサ基板と、前記レンズ体と前記ＩＣチップとの間に配置され、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する表面部に形成された溝部を有する透過体と、この透過体の溝部に対応する部分の前記センサ基板上に設けられた複数の薄膜部材とを備え、これらの薄膜部材上に隣り合うＩＣチップの端部を配置し、前記透過体の溝部を通過した反射光が隣り合うＩＣチップの端部に至る光学的距離と前記透過体の溝部以外の部分を通過した反射光が前記ＩＣチップに至る光学的距離とを略等しくなるようにしたイメージセンサ。
【請求項１３】
被照射体に光を照射する光源及び被照射体による反射光を集束するレンズ体をそれぞれ配設する配設工程と、前記レンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップをセンサ基板上に配列する配列工程と、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する透過体の表面部に溝部を形成する形成工程と、前記透過体を前記レンズ体と前記ＩＣチップとの間に支持する支持工程と、前記センサ基板上に前記溝部に対応してソルダレジストパターンを形成し、これらのソルダレジストパターンに跨るようにダイボンドパターンを形成するパターン形成工程と、前記ソルダレジストパターンのダイボンドパターン上において隣り合うＩＣチップの端部を配置する配置工程とを備えたイメージセンサの製造方法。
【請求項１４】
前記屈折率変化領域は、前記透過体の長さ方向に対する直交方向において複数個形成し、かつ、これらは前記長さ方向においてずらして形成した請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項１５】
前記溝部は、前記透過体の長さ方向に対する直交方向において複数個形成し、かつ、これらは前記長さ方向においてずらして形成した請求項２に記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像入力装置に使用されるイメージセンサに関するものであり、特に光電変換素子として複数の半導体チップを搭載した密着型のイメージセンサとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一定間隔で多数の光電変換素子（撮像素子）を形成した半導体チップを複数個直線的に並べたマルチチップ型の１次元イメージセンサの構成の１つとして、隣接する半導体チップの隙間領域に生ずる撮像素子が無い状態（仮想撮像素子とも呼ぶ）を補間するため、特許文献１の図５，図６には、半導体チップの境界領域に相当する光路領域に屈折機能を持たせた透過板を設け入射する光を隣接する半導体チップの撮像素子に振り分けるものが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２の図９には複数のチップを配列し、チップ間（チップの境界）におけるピッチ誤差による濃度差を目立ち難くした画像読取装置が開示されている。図中、Ｃ１及びＣ２はチップ（光電変換素子）、Ｃａ及びＣｂは隣接するチップ端部、Ｌａは隣接するチップ端部隙間の距離である。また、ｒは撮像素子（受光素子）、Ｐは撮像素子間隔、Ｐ’は境界撮像素子間隔である。また、同公報図３（ｃ）においてＣ１４及びＣ２１はお互いに隣接したチップ境界に位置する撮像素子である。
【０００４】
また、特許文献３の図４には複数の光学素子チップを配列した読み取り装置が開示されている。図中、１は光学素子チップ、２は素子（受光素子）、３は長手方向（傾斜）端面、３ａはチップ１の表面側の縁、３ｂはチップ１の裏面側（基板側）の縁、７は基板、８は銀ペーストである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９５０９５号公報（第５図，第６図）
【０００６】
【特許文献２】特開２００３−１０１７２４号公報（第９図）
【０００７】
【特許文献３】特開平６−２１８９８５号公報（第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載のものでは、透過板５の切欠き形状が円弧状と矩形状との組み合わせで構成され、それらの接点では不連続点が生じるので、垂直光に対しては効果があるものの垂直光より幾分傾斜した入射角度の光に対しては、被写体の搬送方向と光の通過方向で成す面が読み取り幅方向に対する不連続面となり、この不連続面で一部の入射光は全反射するのでこの光が迷光（不要光）となって読み取り画像が劣化すると言う問題点があった。
【０００９】
特許文献２に記載のものでは、撮像素子間隔Ｐに対して、境界撮像素子間隔Ｐ’は長くなり、撮像素子Ｃ１４の出力と撮像素子Ｃ２１の出力との平均値を補間データとして追加しているが、この場合には本来の生の画像データを読み込んだものではないので、被写体が紙幣などの場合には適用が困難であると共に仮想撮像素子を画像データとして補間し変則的に撮像素子数を増加させるのでイメージセンサの素子数と１次元画像処理ビット数とが異なることになり信号処理回路が複雑になると言う問題点があった。
【００１０】
特許文献３に記載のものでは、回転ブレードの剛性を高め、回転ブレードを傾斜させながらダイシングを行い、チップ１の表面側の縁３ａを突出させ、裏面側の縁３ｂを退避させるようにしたので、境界撮像素子間隔Ｐ’を本来の撮像素子間隔Ｐに近づけることが可能である。
【００１１】
しかしながらダイボンダなどによる自動実装時においては、実装精度に起因するチップ同士の衝突（接触）を考慮するためチップ間をあらかじめ隔離して実装する必要がある。また精度良く実装できても下部に位置する銀ペースト８などの接着剤の上に機械実装するため、実装後の位置変化がある。
【００１２】
さらに、接着時には熱硬化（Ｃｕｒｅ）させてチップを固定するため、Ｃｕｒｅ時の接着剤の収縮によるチップのランダムな移動による位置変化を無視できないため、多数のチップ配列では結局、精度良く実装できないと言う問題点もあった。
【００１３】
この発明のイメージセンサは上記のような問題点を解消するものであり、迷光による読み取り画像の劣化を軽減すると共に補間データ（仮想撮像素子のデータ）を用いることなく、且つ境界撮像素子間隔Ｐ’が撮像素子間隔Ｐよりも大きい場合であっても境界領域の画像を忠実に読み取ることが可能なイメージセンサとその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明に係るイメージセンサは、被照射体に光を照射する光源と、被照射体による反射光を集束するレンズ体と、このレンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップと、これらのＩＣチップと前記レンズ体との間に設けられ、隣り合うＩＣチップの間隙部に対向する部分において前記ＩＣチップ側の表面から内部に向かって屈折率が連続的又は段階的に大きくなる屈折率変化領域を配置し、これらの屈折率変化領域によって隣り合うＩＣチップの間隙部に入射する反射光を前記ＩＣチップ側に屈折させる透過体とを備えたものである。
【００１５】
請求項２の発明に係るイメージセンサは、被照射体に光を照射する光源と、被照射体による反射光を集束するレンズ体と、このレンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップと、これらのＩＣチップと前記レンズ体との間に設けられ、隣り合うＩＣチップの間隙部に対向する部分において前記ＩＣチップ側の表面に溝部を形成し、これらの溝部に入射する反射光を前記ＩＣチップ側に屈折させる透過体とを備えたものである。
【００１６】
請求項３の発明に係るイメージセンサの製造方法は、被照射体に光を照射する光源及び被照射体による反射光を集束するレンズ体をそれぞれ配設する配設工程と、前記レンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップを前記レンズ体に沿って配列する配列工程と、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する一定間隔を隔てて、透過体の表面から内部に向かって屈折率が連続的又は段階的に大きくなる屈折率変化領域を形成する形成工程と、前記屈折率変化領域を隣り合うＩＣチップの間隙部に対向するように、前記レンズ体と前記ＩＣチップとの間に前記透過体を配置する配置工程とを備えたものである。
【００１７】
請求項４の発明に係るイメージセンサの製造方法は、前記形成工程は、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する一定間隔ごとに複数の穴部を設けた金属マスク部材により前記透過体をマスクし、前記穴部を通して前記透過体中のイオンと交換可能なイオンを含む溶液を前記透過体に噴出して前記屈折率変化領域を形成する請求項３に記載のものである。
【００１８】
請求項５の発明に係るイメージセンサの製造方法は、前記溶液を前記複数の穴部を通して前記透過体に同時に噴出して複数の前記屈折率変化領域を形成する請求項４に記載のものである。
【００１９】
請求項６の発明に係るイメージセンサの製造方法は、前記溶液は、前記穴部を通して前記透過体に垂直及びこれに対して斜めの方向から同時に噴出される請求項５に記載のものである。
【００２０】
請求項７の発明に係るイメージセンサの製造方法は、前記形成工程は、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する一定間隔ごとに複数の穴部を設けた金属マスク部材により前記透過体をマスクし、前記穴部を通して前記透過体中のイオンと交換可能なイオンを含む溶液中に前記透過体を浸漬して前記屈折率変化領域を形成する請求項３に記載のものである。
【００２１】
請求項８の発明に係るイメージセンサの製造方法は、前記溶液は、硫酸ナトリウム塩溶液である請求項４乃至７のいずれかに記載のものである。
【００２２】
請求項９の発明に係るイメージセンサの製造方法は、複数の金属マスク部材に各々前記透過体をマスクし、これらを同時に硫酸ナトリウム塩溶液に浸漬する請求項８に記載のものである。
【００２３】
請求項１０の発明に係るイメージセンサの製造方法は、前記金属マスク部材は、前記透過体を装着した後にその周囲にワイヤを巻き付ける請求項４乃至９のいずれかに記載のものである。
【００２４】
請求項１１の発明に係るイメージセンサの製造方法は、被照射体に光を照射する光源及び被照射体による反射光を集束するレンズ体をそれぞれ配設する配設工程と、前記レンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップを前記レンズ体に沿って配列する配列工程と、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する一定間隔を隔てて、透過体の表面部に複数の溝部を形成する形成工程と、前記溝部を隣り合うＩＣチップの間隙部に対向するように、前記レンズ体と前記ＩＣチップとの間に前記透過体を配置する配置工程とを備えたものである。
【００２５】
請求項１２の発明に係るイメージセンサは、被照射体に光を照射する光源と、被照射体による反射光を集束するレンズ体と、このレンズ体に沿って配列され、前記レンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップと、これらのＩＣチップを搭載したセンサ基板と、前記レンズ体と前記ＩＣチップとの間に配置され、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する表面部に形成された溝部を有する透過体と、この透過体の溝部に対応する部分の前記センサ基板上に設けられた複数の薄膜部材とを備え、これらの薄膜部材上に隣り合うＩＣチップの端部を配置し、前記透過体の溝部を通過した反射光が隣り合うＩＣチップの端部に至る光学的距離と前記透過体の溝部以外の部分を通過した反射光が前記ＩＣチップに至る光学的距離とを略等しくなるようにしたものである。
【００２６】
請求項１３の発明に係るイメージセンサの製造方法は、被照射体に光を照射する光源及び被照射体による反射光を集束するレンズ体をそれぞれ配設する配設工程と、前記レンズ体を介した反射光を受光する複数のＩＣチップをセンサ基板上に配列する配列工程と、隣り合うＩＣチップの間隙部に対応する透過体の表面部に溝部を形成する形成工程と、前記透過体を前記レンズ体と前記ＩＣチップとの間に支持する支持工程と、前記センサ基板上に前記溝部に対応してソルダレジストパターンを形成し、これらのソルダレジストパターンに跨るようにダイボンドパターンを形成するパターン形成工程と、前記ソルダレジストパターンのダイボンドパターン上において隣り合うＩＣチップの端部を配置する配置工程とを備えたものである。
【００２７】
請求項１４の発明に係るイメージセンサは、前記屈折率変化領域は、前記透過体の長さ方向に対する直交方向において複数個形成し、かつ、これらは前記長さ方向においてずらして形成した請求項１に記載のものである。
【００２８】
請求項１５の発明に係るイメージセンサは、前記溝部は、前記透過体の長さ方向に対する直交方向において複数個形成し、かつ、これらは前記長さ方向においてずらして形成した請求項２に記載のものである。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、この発明に係るイメージセンサ及びその製造方法によれば、隣接する半導体チップの隙間に入射する光に対して、半導体チップの隙間中心位置を最大深さとし、中心位置から遠ざかるにつれ深さが漸減する切込み部を設けた透過体を搭載し、半導体チップの隙間領域に入射した光を受光素子側に振り分けるので、迷光による画像劣化の問題が軽減され、仮想撮像素子用のデータを作成する必要も無いと共に境界撮像素子間隔が撮像素子間隔よりも大きい場合であっても半導体チップの隙間領域（境界領域）の画像を忠実に読み取ることが可能である。
【００３０】
また、隣接する半導体チップの隙間に入射する光に対して、隙間中心位置に対応する深遠部に所定の屈折率を有し、一価イオンを熱溶融塩とイオン交換させることにより、表面部に向かって隙間中心位置から遠ざかるにつれ屈折率が漸減する屈折率変化領域を設けた透過体を搭載し、半導体チップの隙間領域に入射した光を受光素子側に振り分けるので、請求項１に述べた効果に加えて透過体を物理的に加工する必要がなく、化学処理でもって連続的に屈折率が変化する領域を設けているので、受光素子は入射光の進行方向が徐々に変化した屈折光を受光することになり、半導体チップの隙間領域における屈折光の急峻な曲がりのばらつきが軽減され隙間領域の忠実な画質を得ることができる。
【００３１】
また、透過体中のイオンと熱溶融塩のイオンとをイオン交換させる化学処理時間を変更することにより半導体チップの隙間領域に入射する光の屈折光を自由に所望の受光素子側に曲げることができる利点もある。
【００３２】
また、センサチップの両端部側に位置する受光素子ほど透過体に近づくように起伏を持たせることにより、共役長を合わせることが可能となり、ピンぼけの無い高精度の画質を維持することが可能である。
【００３３】
また、透過体の溝や屈折率変化領域を透過体の長さ方向に対する直交方向に複数個形成し、これらを長さ方向にずらせて設置することにより間隙部のばらつきが大きいイメージセンサであっては、仮想撮像素子領域の平均的な画質向上に対して大きな効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
実施例１．
以下、この発明の実施例１について説明する。図１はこの発明のイメージセンサの断面構成図である。図１において、１は被写体（原稿、紙幣、小切手、有価証券など）を照射する光源、２は被写体の走行面を確保、もしくはイメージセンサを保護密閉するガラス板、３は被写体（被照射体）である紙幣などの原稿、４は原稿３で反射された光を集光するレンズ体（ロッドレンズアレイ）、５はロッドレンズアレイ４で集光された反射光を透過させる透過板（透過体）、６は光を光電変換する撮像素子やその駆動回路で構成されたＩＣチップ（センサチップ）、７はセンサチップ（半導体チップとも呼ぶ）６を搭載するセンサ基板、８は入出力信号の受け渡しを行うコネクタ。９はロッドレンズアレイ４、透過板５及びセンサ基板７を収納又は保持する筐体、１０は原稿３を駆動させる駆動プラテンであり、通常イメージセンサには搭載されない。
【００３５】
次に動作について説明する。図１において、光源１からの光はガラス板２を介して原稿３を照射する。原稿３で反射された散乱光の一部は反射光となり、ガラス板２を介してロッドレンズアレイ４で集束される。ロッドレンズアレイ４で集束された反射光は透過板５を通過してセンサ基板７上のセンサチップ６の撮像素子（受光素子）に入射する。
【００３６】
原稿面とセンサチップ６に設置された撮像素子間との距離を光路長と呼び、この光路に沿って原稿面で反射した散乱光の一部は反射光としてセンサチップ６で受光される。ロッドレンズアレイ４、透過板５、及びセンサチップ６の撮像素子部分は光路軸に対してはセンタ振り分けで配置されている。
【００３７】
図２はロッドレンズアレイ４と透過板５及びセンサ基板７上のセンサチップ６との位置関係と形状を長手方向（原稿読み取り幅方向）に亘って表示した外観（鳥瞰）図である。なお、１１はセンサチップ６上に形成した撮像素子（受光素子）を示す。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３８】
図３は透過板５の下面に形成された溝部（切欠き部）を示したものであり、この切欠き部のピッチ（Ａ）はセンサチップ６の搭載ピッチと一致している。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３９】
図４はセンサ基板７上に隣接するセンサチップ６の位置関係を示したものであり、Ｐは撮像素子間隔、Ｐ’は境界撮像素子間隔、Ｓは撮像素子１１の受光領域サイズであり、受光領域は方形又は矩形である。Ｌｇａｐは隣接するセンサチップ６の間隙部（隙間）である。なお、１１ｅは各々の半導体チップ６の両端部に位置する撮像素子（境界撮像素子）を示す。図中、図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４０】
図５は透過板５の切欠き形状を示す部分側面図であり、透過板５の切欠き部は長手方向（読み取り幅方向）に亘り等ピッチで形成される。この切欠きは比較的急峻な山型状となっている。同様に図６は透過板５の切欠き形状を示す部分側面図であり、透過板５の切欠き部は長手方向に亘り等ピッチで形成される。この切欠きは比較的なだらかな円弧状となっている。本実施例１ではいずれも透過板５は透明アクリル樹脂を用いたプラスチック材で射出成形して切欠き部を形成している。
【００４１】
なお、透過板５は透明ソーダガラス材を用いて切欠き部を研削加工しても良く、切欠き部の欠けや割れを考慮してソーダガラス材をフッ化水素酸（ＨＦ水溶液）で切欠き部の最深部に対して集中的にエッチング加工処理しても良い。
【００４２】
また、プラスチック材の場合には射出成形とエッチングとを併用して切欠き部を加工後、ベーキングすることにより材質の透明性を確保しても良い。
【００４３】
一般に媒質Ａから媒質Ｂに入射する光は媒質Ａの屈折率が大きい場合は図７に示すように紙面における入射垂直光に対してその屈折光は媒質Ａと媒質Ｂとの境界で屈折して曲げられる。紙面に対して媒質Ａ（屈折率ｎ＝１．５）と媒質Ｂ（屈折率ｎ＝１．０）との境界部が右上がりであれば、屈折光は入射光に対して左方向に曲げられ、媒質Ａと媒質Ｂとの境界部が右下がりであれば、屈折光は入射光に対して右方向に曲げられる。
【００４４】
図８は図５で示した透過板５を通過した屈折光をセンサ基板７上の光の方向として示した模式図である。この場合、半導体チップ６の境界領域に入射する垂直光は境界に位置する撮像素子（境界撮像素子）１１ｅ方向に振り分けられ入射する。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００４５】
さらに図８において、Δｈは透過板５下面と撮像素子１１間の距離を示し、例えばロッドレンズアレイ４と撮像素子１１間の結像距離が２．５ｍｍでその中間位置に１．２ｍｍの厚さの透過板５を設置した場合には、Δｈは０．６５ｍｍとなる。なお、結像位置の観点からは、透過板５はロッドレンズアレイ４と撮像素子１１との中間位置に合わせる必要はなく、ロッドレンズ４とセンサ基板７との間に介在していれば良く、センサ基板７に搭載するセンサチップ６の撮像素子１１の隣接密度により変更しても構わない。
【００４６】
例えば、８ドット／ｍｍの分解能を持つイメージセンサであっては、その画素ピッチが０．１２５ｍｍであるのに対して、３００ｄｐｉの分解能を持つイメージセンサでは、その画素ピッチが約０．０８４ｍｍであるので、屈折光をセンサチップ６の隙間中心位置から撮像素子１１に向かって振り分けるには、分解能が高いイメージセンサほどΔｈを小さくし、屈折光の曲がりを少なくすることで境界撮像素子１１ｅに隣接する内側に配置された撮像素子１１に対する影響を調整する。さらに光の振り分けは透過板５の切欠き部で行われるので４００ｄｐｉ以上の分解能を持つイメージセンサでは、透過板５の下面表面が読み取り方向に亘って平坦である切欠き部以外の領域をセンサチップ６と接触させてΔｈを略零としても良い。特に１２００ｄｐｉの分解能を持つイメージセンサでは、仮想撮像素子１１は、５素子程度となり補正データによる補間処理では対応できないのに対して切欠き部を利用することで、切欠き部で屈折する光をセンサチップ６の両端部の撮像素子１１に直接入射させることができる利点がある。
【００４７】
なお、センサチップ６間の隙間中心位置は、センサ基板７の製造工程では幾分ばらつくので所定のピッチに配設するセンサチップ６の設計中心位置を意味する。
【００４８】
以上からロッドレンズアレイ４とセンサチップ６との間に、互いに隣接する半導体チップ６の隙間中心位置を最大深さとし、中心位置から遠ざかるにつれ深さが漸減する切込み部をセンサ基板７側に設置し、ロッドレンズアレイ４で集束（収束）された光のうち半導体チップ６の隙間領域に入射した光を撮像素子１１側に振り分ける透過板５を設けたので、仮想撮像素子に相当する領域の光を適切に半導体チップ６の両端部に位置する境界撮像素子１１ｅを含む撮像素子１１で受光し、光電変換出力とすることが可能となる。
【００４９】
実施例２．
実施例１では透過板５はプラスチック射出成形で切欠きを設け、プラスチックの屈折率と空間の屈折率との差異から光を屈折させたが、切欠きを設けず、切欠き部に相当する所望領域の屈折率を連続的に変化させる方法について実施例２で説明する。
【００５０】
図９は透過板５の所望領域の屈折率を示す部分側面図であり、透過板５は長手方向に亘り等ピッチで形成する。この屈折率分布は山型状となっている。同様に図１０は透過板５の所望領域の屈折率を示す部分側面図であり、透過板５は長手方向に亘り等ピッチで形成されている。この屈折率分布は円弧状となっている。いずれも透過板５は透明ソーダガラスとしてＳｉＯ２を主成分とするガラス材で構成され、酸化リチウム（Ｌｉ２Ｏ）、酸化鉛（ＰｂＯ）などを含むイオン交換可能成分からなる。なお、便宜上、図９及び図１０に示す屈折率分布は一定の屈折率を持つ母材から屈折率が段階的に変化をするような境界を設けて図示しているが、屈折率は母材内で連続的に変化する。
【００５１】
図１１は透過板５の連続的に屈折率分布を生じさせる所望領域を示したものであり、被写体３の搬送方向側に４ｍｍ幅の透過体とし、上部に位置するロッドレンズアレイ４の開口角（約２０度）を考慮して所望領域は略２．５ｍｍの円形であり、半導体チップ６の隙間は８ｍｍピッチで形成されるのでそのピッチに沿って円形領域も８ｍｍピッチで形成される。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５２】
次に透過板５の所望領域の屈折率分布を形成するための製造方法について説明する。図１２は透過板５の所望領域を化学処理するためのマスクと透過板５との関係を説明する図であり、２０は１ｍｍの薄板のステンレス（ＳＵＳ）を矩形曲げ加工して構成した中空のメタルマスク（Ｍｅｔａｌ  Ｍａｓｋ  金属マスク部材とも呼ぶ）、２０ａは薄板段階のメタルマスク２０を金属エッチング加工して設けられた孔（穴部）である。図中、図１と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５３】
まず、透過板５をメタルマスク２０に挿入し、透過板５の所望領域とメタルマスク２０の孔２０ａを位置合わせする。図１３は透過板５を挿入したメタルマスク２０を溶液に浸漬させた図である。
【００５４】
通常、この種の屈折率分布を形成するには、例えば酸化リチウムや酸化鉛を含有した透明ガラスの円柱に硫酸ナトリウム溶液を周囲から浸漬させ、イオン交換法により酸化リチウムイオンを溶液内のイオンとイオン交換することにより、円柱の表面から内部に向かって順次屈折率が高くなる同心円状の屈折率分布を形成する。この場合、硫酸ナトリウム溶液を透明ガラスの転移温度に高め、透明ガラスを１０〜５０Ｈｒ程度溶液に浸漬する。
【００５５】
対して本実施例２では、上述のように透過板５の一方の面にある所望領域に連続して変化する屈折率の分布領域を形成し、面方向にも厚み方向にも母材の屈折率でもある屈折率が高い深遠部から表面部に向かって対称的に屈折率が低下する不均質な屈折率分布を持たせる。
【００５６】
図１４は実施例２によるイメージセンサに搭載する透過体５の製造方法を説明する図であり、３１は硫酸ナトリウム溶液を循環させる金属パイプ、３２は金属パイプ３１の所定位置に設けられた硫酸ナトリウム溶液の吐き出し口である内径約０．２ｍｍのノズルであり、３２ａは第１ノズル、３２ｂは第２ノズル、３２ｃは第３ノズルである。いずれのノズル３２も透過板５の所望領域中心に向かって噴出口がある。３３はメタルマスク２０を載置する定盤、３４は定盤に固定され、メタルマスク２０と透過板５とを密着させる燐青銅の金属バンド（ワイヤ）、３５は硫酸ナトリウム溶液の排出口、３６は帰還する溶液を洗浄するフィルタ、３７は循環ポンプであり、５リットル／分の流量で硫酸ナトリウムを金属パイプ３１に供給する。循環ポンプ３７の流量は５リットル／分に限ることなく、溶液による化学処理速度の変化を遅延させ、透過板５の屈折率分布形状を変更できるようにノズル３２の滴下処理も可能なように調整可能である。図中、図１２と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００５７】
図１５及び図１６はメタルマスク２０の孔２０ａの形状により透過板５の所望領域の屈折率分布の変化を説明する図であり、ノズル３２から噴出させる溶液の噴出位置を孔２０ａの中心部に集中するように設定し、孔２０ａの中心位置下部にある透過板５の領域の一部を積極的にイオン交換する。図１５に示す孔２０ａの形状の場合は、孔２０ａの断面をノズル３２から吐き出される溶液の進行方向に対して幅狭のテーパとすることにより、図９で示した山型状の屈折率分布となる。また、図１６に示す孔２０ａの形状の場合は、孔２０ａの断面をノズル３２から吐き出される溶液の進行方向に対して幅広のテーパとすることにより、図１０で示した円弧状の屈折率分布となる。
【００５８】
図１７は撮像素子１１側である下面側からロッドレンズ４側である上面方向に向かって透視した透過板５の屈折率分布を説明する部分平面図である。実施例２では、ノズル３２を３個用いて透過板５の所望領域中心に向かって溶液を噴出させ、図１７（ａ）に示すように屈折率変化領域を連続的な同心円状の屈折率分布としたが、ノズル３２ａ、３２ｂ、３２ｃを透過板５の短手方向（被写体３の搬送方向）側に分散して溶液を噴出することにより、図１７（ｂ）に示すように実施例１同様に長手方向（読み取り幅方向）に対して連続的に屈折率変化を伴う透過板５を形成することも可能である。
【００５９】
特に撮像素子１１に入射する光のロッドレンズアレイ４の個々のレンズ部分が受け持つ主要光の視野範囲が直径０．８ｍｍ以下になるような開口角である場合には、レンズ部分の中心位置や撮像素子１１の中心位置が本来の光路軸に対して被写体３の搬送方向側にずれることにより生ずる、刻々変化する画像のエッジ部の切れが悪化し、結果的に画質が劣化する現象を防止できる。なお、便宜上、図１７（ａ）及び図１７（ｂ）に示す屈折率分布は一定の屈折率を持つ母材から屈折率が段階的に変化をするような境界を設けて図示しているが、屈折率は母材内で連続的に変化する。
【００６０】
なお、本実施例２で示した酸化リチウムと鉛ガラスを含む透過板５では５３０℃の硫酸ナトリウム溶液をノズル３２で噴出させたが、鉛ガラスを含まない透過板５では、転移温度が上昇するので５３０℃より幾分高い溶液温度とすることが望ましい。また、透過板５をプラスチック材を使用しても５３０℃より低い温度で化学処理することにより相応の効果を奏する。
【００６１】
また、本実施例２では化学処理時間を５０Ｈｒとしたが、化学処理時間を短縮することで図９及び図１０に示す深さ方向の屈折率分布が薄く・浅くなり、センサチップ６の隙間の設計サイズ（Ｌｇａｐ）に合致した透過板５を得ることも可能である。
【００６２】
以上から実施例２で示すイメージセンサ及びその製造方法では、隣接する半導体チップ間に大きな隙間があり、その領域に撮像素子１１が無くとも被写体３からの生の光を撮像素子１１で受光できることに加えて、半導体チップの隙間領域における屈折光の急峻な曲がりのばらつきが軽減され隙間領域に入射する光に対する忠実な画質の再現を行うことができる。
【００６３】
実施例３．
実施例１では切欠き部を有する透過板５をイメージセンサの光路に挿入しているので、一部共役長が異なる領域が生じる。従って実施例３では透過板５の切欠き部と表面が平坦である切欠きが無い領域との共役長を合わせる方法について説明する。すなわち被写体３からの反射光はロッドレンズアレイ４を介して撮像素子１１に到達するがこの光路に屈折率が空気より大きいものを挿入しているので焦点距離が長くなることと、切欠き部領域とその他の領域との光学的距離である共役長の差異について述べる。
【００６４】
一般に、光の光路内に物質が配置された場合、その物質の屈折率によりみかけの焦点距離は空気に比べて長くなる。即ち
△ｔ＝｛（ｎ−１）／ｎ｝・ｔ
ここで△ｔ：伸長量 ｎ：物質の屈折率 ｔ：光が透過する物質の厚み
例えば屈折率が１．００の空気の場合、その焦点位置がロッドレンズ４下面から２．１ｍｍであった場合、途中に空気より屈折率の大きい物質が存在した時には２．１ｍｍより長い距離となる。ガラス物質の屈折率が約１．５１であるとすると厚さ１．２ｍｍのガラスが介在した場合にはその焦点位置は２．５ｍｍとなり、０．４０ｍｍほどの距離で何も介在しない場合に比べて焦点位置が伸長する。
【００６５】
実施例３では、実施例１で示した切欠き部の構成から隙間領域に入射する光の共役長と切欠き部以外から入射する光の共役長を算出し、互いの共役長を合わせる方法について具体的に説明する。図５又は図６に示すような１．２ｍｍの厚さの透過板５に対してその切欠き部の最深部が０．１ｍｍあるとするとその部分の共役長の伸長量は０．３７ｍｍであり、切欠き部以外の光路の伸長量は０．４ｍｍであるから差し引き０．０３ｍｍの共役長の差異があることが解かる。
【００６６】
図１８はセンサチップ６の隙間領域を覆うようにプリント配線板で構成されたセンサ基板７にソルダレジスト材（薄膜部材）で印刷されたソルダレジストパターンを示しており、パターンは０．４ｍｍ平方（□）で８ｍｍピッチで形成され、それぞれのパターンは約０．０３ｍｍの厚みを有し、段差部と称する。
【００６７】
図１９はセンサチップ６を実装するダイボンドペーストを０．３ｍｍ幅で帯状に印刷したダイボンドパターンを示しており、図２０は印刷されたダイボンドパターン上にセンサチップ６（７．９５ｍｍ長×０．３５ｍｍ幅×０．３５ｍｍ厚さ）をダイボンダ（実装装置）で実装したセンサ基板７の平面図である。
【００６８】
図２１はセンサチップ６をセンサ基板７に搭載した側面図であり、ダイボンドペーストはキュア（Ｃｕｒｅ）後、約０．０２ｍｍの膜厚（ｔ）となる。図２１においてセンサチップ６の隙間領域はソルダレジストで段差を設けており、センサチップ６の長手方向のサイズ（Ｌ）と短手方向のサイズ（Ｗ）とのサイズ比（Ｌ／Ｗ比）は２０以上なのでダイボンドペーストのＣｕｒｅ時にはセンサチップ６はセンサ基板７に強固に固着する。結果、個々のセンサチップ６の両端部は０．０３ｍｍほどセンサチップ６の中央部に比べて高くなる。従ってセンサチップ６の表面に形成されている撮像素子１１も中央部が低く、境界撮像素子１１ｅに向かって徐々に高くなる滑らかな曲がり（起伏）を生ずる。
【００６９】
よって、センサチップ６の撮像素子１１に入射する光束は、透過板５の切欠き部の最深部を含む周辺から入射するので、ソルダレジストの厚みに相当する０．０３ｍｍほどの起伏を持たせることで共役長を合わせることができ、共役長をセンサチップ６の中央部の撮像素子１１に合わせても境界撮像素子１１ｅを含む領域のデフォーカス現象を防止できる。
【００７０】
なお、本実施例３では、センサ基板７にはプリント配線板を用いたが、セラミック基板などを用い、ソルダレジストに代えて硼珪酸鉛ガラス（薄膜部材）などで焼成後段差を設け、センサチップ６に０．０３ｍｍ程度の起伏を持たせても良く、透過板５の切欠き部の最深部が深い場合には、それに対応して段差も高くすることにより、デフォーカスに対する最適な起伏に変更しても良い。なお、段差部は方形（矩形）に限らず、チップ搭載用の認識ターゲットのような例えば十字形状や個々のセンサチップ６の境界領域に分割配置しても良い。
【００７１】
以上から実施例３で示すイメージセンサでは、透過板５の隙間領域のデフォーカスに対してセンサチップ６に起伏を持たせ、センサチップ６の両端側の撮像素子１１を透過板５側に近づけることによりピンぼけの無い高精度の画質を維持することが可能である。
【００７２】
実施例４．
実施例１乃至３ではセンサチップ６の切込み部中心や屈折率分布の最深部（深遠部）を各センサチップ６の隙間の中心位置と設計的に合わせるようにしたが、図２０に示すようにセンサチップ６は半導体のダイシング（切り出し）工程において±０．０２ｍｍ程度のチップサイズのばらつきがあり、センサチップ６の実装時には、実装装置の実装精度が高精度であってもＣｕｒｅ時の接着材であるダイボンド材の収縮に伴い、半導体チップで構成されたセンサチップ６がランダム移動する場合がある。
【００７３】
結果、隣接するセンサチップの隙間はセンサチップ同士が接触状態である略零の状態（隙間の無い状態）から約０．１ｍｍの大きな隙間が存在する状態までばらつく場合がある。また、このような隙間は多数の半導体チップ間の隙間が存在する個々のイメージセンサ単体でも発生する場合が多い。従って、実施例４ではセンサチップ６間の隙間が０〜０．１ｍｍまで変化する場合のイメージセンサに搭載する透過板について説明する。
【００７４】
以下、この発明の実施例４について図２２及び図２３を用いて説明する。図２２はこの発明の実施例４による透過体の斜視図である。図２２おいて、５１は前面透過板（透過体）、５２は背面透過板（透過体）である。図２３は貼りあわされた前面透過板５１と背面透過板５２との部分側面図である。図２２及び図２３において、前面透過板５１と背面透過板５２とはプラスチックの射出成形を用いて実施例１で示した４ｍｍ幅の透過板５と同一金型で切込み部を形成するが、押し出しサイズを調整し、前面透過板５１及び背面透過板５２では２ｍｍ幅で構成される。次に前面透過板５１と背面透過板５２との切込み部は０．１ｍｍ主走査方向にずらして側面部同士を透明接着剤で密着させて貼り合わせて４ｍｍ幅とし、前面透過板５１及び背面透過板５２がイメージセンサの被写体３の搬送方向側（副走査方向）に並べた構成としてイメージセンサの筐体９に組み込まれる。
【００７５】
次に動作について説明する。前面透過板５１と背面透過板５２の貼り合わせ境界部にロッドレンズアレイ４の光路軸があり、前面透過板５１は隣接する一方のセンサチップ６の端部側に切欠き部の中心があり、背面透過板５２は他方のセンサチップ６の端部側に切欠き部の中心があるように設計中心を決めイメージセンサに搭載する。
【００７６】
各々の透過板５１、５２がそれぞれセンサチップ６の隙間の端部付近から撮像素子１１に向かって屈折光を振り分ける。実施例１では、隣接するセンサチップ６の設計された隙間中心位置から透過板５の光を振り分けるのに対して実施例４では、両方の透過板５１、５２を反対方向にそれぞれ０．０５ｍｍずらした位置で屈折光を振り分けることになる。
【００７７】
ところで８ドット／ｍｍの分解能を持つイメージセンサではその画素ピッチは０．１２５であるから前面透過板５１と背面透過板５２との切欠き部の読み取りの主走査方向位置を０．１ｍｍずらせても１画素以下の振り分け位置のずれであり、センサチップ６間の隙間のばらつきが大きいイメージセンサであっては、仮想撮像素子領域の平均的な画質向上に対して大きな効果を奏する。
【００７８】
なお、実施例４では、幅２ｍｍの前面透過板５１と背面透過板５２とを用いて屈折光を振り分けたが、幅１ｍｍの前面透過板と背面透過板とを交互に貼り合わせて４ｍｍ幅の透過板とすることにより、読み取りの副走査方向の画質向上に対しても大きな効果を奏する。
【００７９】
また、実施例２で説明した連続した屈折率分布変化により光を振り分ける方法においてもノズル３２からの溶液の噴出方向を一部変更することで実施例４と同様な効果を奏することが可能である。
【００８０】
すなわち図２４に示すように３個のノズル３２ａ、３２ｂ、３２ｃのうちノズル３２ａを透過板５の中心位置に対して溶液を噴出させ、ノズル３２ｂ及びノズル３２ｃは透過板５の中心位置に対して読み取り幅方向に０．０５ｍｍずらせて対向する位置に噴出させることでセンサチップ６間の隙間のばらつきが大きい場合でも仮想撮像素子領域の平均的な画質向上に対して効果を奏する。
【００８１】
また、上記は透過板５に対して直線状に溶液を噴出させるようにしたが、ノズル３２を５個用いて透過板５の中心をクロスするＸ字型に溶液を噴出させることにより副走査方向の画質向上に対しても効果を奏する。
【００８２】
本実施例１乃至４では、被写体（被照射体）３の一方の面に光源１と撮像素子１１とを配置した反射型イメージセンサについて説明したが、被写体３の一方の面に光源１を配置し、被写体３の他方の面に撮像素子１１を配置した透過型イメージセンサにおいても光源１から反射光や直接光を含む反射光を撮像素子１１で受光しても実施例１乃至４で示した効果と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施例１によるイメージセンサの断面構成図である。
【図２】この発明の実施例１によるイメージセンサのロッドレンズアレイ、透過板及びセンサ基板の位置関係を示す図である。
【図３】この発明の実施例１による透過板の切欠き部の位置と概略形状を示す図である。
【図４】この発明の実施例１によるイメージセンサのセンサ基板上の半導体チップの位置関係を説明する図である。
【図５】この発明の実施例１による透過板の形状を説明する部分側面図である。
【図６】この発明の実施例１による透過板の形状を説明する部分側面図である。
【図７】媒質境界における光の屈折を説明する図である。
【図８】この発明の実施例１によるイメージセンサのセンサ基板上の光の経路について説明する図である。
【図９】この発明の実施例２によるイメージセンサの透過板の屈折率分布図である。
【図１０】この発明の実施例２によるイメージセンサの透過板の屈折率分布図である。
【図１１】この発明の実施例２による透過板の外観図である。
【図１２】この発明の実施例２による透過板のマスキング方法を説明する図である。
【図１３】この発明の実施例２による透過板の製造原理を説明する図である。
【図１４】この発明の実施例２による透過板の製造方法を説明する図である。
【図１５】この発明の実施例２による透過板とメタルマスクの孔との関係を説明する部分断面図である。
【図１６】この発明の実施例２による透過板とメタルマスクの孔との関係を説明する部分断面図である。
【図１７】この発明の実施例２に関連するイメージセンサの透過板の部分平面図である。
【図１８】この発明の実施例３によるイメージセンサのセンサ基板のソルダレジストパターン図である。
【図１９】この発明の実施例３によるセンサ基板のダイボンドパターン図である。
【図２０】この発明の実施例３によるイメージセンサのセンサチップ実装平面図である。
【図２１】この発明の実施例３によるイメージセンサのセンサ基板の側面図である。
【図２２】この発明の実施例４による透過板の部分斜視図である。
【図２３】この発明の実施例４による透過板の形状を説明する部分側面図である。
【図２４】この発明の実施例４に関連するイメージセンサの透過板の部分平面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  光源、  ２  ガラス板、  ３  被照射体（原稿  紙幣）、  ４  レンズ体（ロッドレンズアレイ）、  ５  透過板（透過体）、  ６  ＩＣチップ（センサチップ）、  ７  センサ基板、  ８  コネクタ、  ９  筐体、  １０  駆動プラテン、  １１  撮像素子（受光素子）、  １１ｅ  境界撮像素子、  ２０  メタルマスク（金属マスク部材）、  ２０ａ  孔（穴部）、  ３１  金属パイプ（循環パイプ）、  ３２  ノズル、  ３３  定盤、  ３４  金属バンド（ワイヤ）、３５  排出口、  ３６  フィルタ、  ３７  循環ポンプ、  ５１  前面透過板（透過体）、  ５２  背面透過板（透過体）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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