DE3850871T2

DE3850871T2 - Bildsensor mehrerer Chips.

Info

Publication number: DE3850871T2
Application number: DE3850871T
Authority: DE
Inventors: Yukio Patents Divisi Kinoshita
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1995-01-12
Anticipated expiration: 2008-12-23
Also published as: KR890012475A; EP0324269B1; DE3850871D1; JPH01181374A; US4942483A; EP0324269A3; KR970006789B1; EP0324269A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bildsensoren. Solche Sensoren dienen insbesondere aber nicht ausschließlich zur Verwendung für Originaldokument-Leseeinrichtungen beispielsweise bei Kopiermaschinen oder Faksimilegeräten.
Bei einem Bildsensor zum Abtasten eines Originaldokuments besteht eine Grenze bezüglich der Größe in der Längsrichtung des Zeilensensors. Aus diesem Grund ist ein sogenanntes Multichipsystem vorgeschlagen worden, bei welchem mehrere Zeilensensoren miteinander kombiniert sind, um ein breiteres Originaldokument zu lesen.
Ein solcher Bildsensor kann durch ein Reihensystem gebildet sein, bei dem die Zeilensensoren fluchten, oder durch ein gegeneinander versetztes System, bei dem die Zeilensensoren in einer seitlich ineinander verschachtelten Anordnung zueinander angeordnet sind. Derartige Bildsensoren sind in der offengelegten japanischen Patentanmeldung 61/126861 beschrieben.
Bei einem Bildsensor, der zwei Reihen von gegeneinander versetzten Zeilensensoren aufweist, ist ein Zeilenspeicher erforderlich, da ein Lesen der Daten nicht seriell durchgeführt werden kann. Weiter ist es schwierig, das Datenformat zu reduzieren oder zu vergrößern. Bei einem Bildsensor, der eine geradlinige Reihe von Zeilensensoren aufweist, treten Probleme an den Verbindungspunkten der benachbarten Zeilensensoren auf. Beim Verfahren der obigen Patentanmeldung müssen die Enden der Zeilensensoren in einer speziellen Weise bearbeitet werden, und es bestehen Schwierigkeiten in bezug auf die Bond-Genauigkeit.
Die US-A-4 005 285 offenbart ein optisches System mit einem Koster-Prisma zum Aufteilen eines optischen Pfads in Zwillingspfade, wobei geradlinige Offsetstrahlen von Photosensoren auf einem Träger in einer Bildebene und zwischen der Bildebene und einer Objektebene vorgesehen sind, wobei ein Prisma vorgesehen ist, das zwei Rücken-an-Rücken- 30º-60º-90º- Prismen umfaßt, die zusammen ein gleichwinkliges Prisma bilden, welches Licht aufteilt, das von der Objektebene in zwei parallelen Strahlen einfällt, die im Inneren reflektiert werden und aus dem Prisma austreten, um zwei Bilder auf der Bildebene zu bilden.
Die EP-A 0 201 396 offenbart eine in etwa ähnliche photosensitive optische Ermittlung, bei der zwei Rücken-an- Rücken-45º-45º-90º-Prismen mit Detektoren in zwei Ebenen abwechselnd im rechten Winkel mit den dazwischen angeordneten Prismen vorgesehen sind. Das einfallende Licht wird teilweise reflektiert und teilweise auf eine gemeinsame Oberfläche der Prismen übertragen, damit es auf die Detektoren auftrifft.
Erfindungsgemäß ist ein Bildsensor zum Lesen von Daten entlang einer Geraden aus einem Originaldokument vorgesehen, wobei der Sensor aufweist:
eine geradlinig geformte Fokussierungsstablinsengruppe, die eine Länge hat, die in einer Beziehung zur Lesebreite des Originaldokuments steht, wobei die Fokussierungsstablinsengruppe eine optische Achse, die sich senkrecht zu einer Originaloberfläche erstreckt, eine Lichteintrittsseite, die gegenüber dem Originaldokument angeordnet werden kann, und eine Lichtaustrittsseite gegenüber der Lichteintrittsseite aufweist, gekennzeichnet durch
mehrere Prismen, jedes in Form eines dreiecksförmigen Prismas, die Stoß an Stoß entlang der Abtastrichtung des Originaldokuments angeordnet sind und wobei jedes einen Trennschnitt entlang einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat, wobei jedes der Prismen mit einer ersten von seinen Flächen, die den rechten Winkel festlegen, welche der Lichtaustrittsseite der Fokussierungsstablinsengruppe gegenüberliegt, und mit den anderen Flächen von sich abwechselnden Flächen der Prismen, die in unterschiedlichen Richtungen einander gegenüberliegen, aneinander befestigt ist;
mehrere Zeilensensoren, die benachbart zu denjenigen der genannten anderen Flächen befestigt sind, die den rechten Winkel festlegen, und Lichtempfangsflächen haben, die parallel zur Abtastrichtung des Originaldokuments liegen; und ein Substrat, das einen geradlinig geformten Schlitz für eine Lese-Lichtquelle aufweist, wobei der Schlitz mit der optischen Achse der Fokussierungsstablinsengruppe fluchtet.
Die Erfindung wird nun durch ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Teile durchweg mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines Bildsensors nach der Erfindung, wobei Teile davon weggeschnitten sind;
Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstellung des Bildsensors von Fig. 1;
Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III von Fig. 1; und
Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV von Fig. 1.
Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, weist ein Bildsensor eine Fokussierungsstablinsengruppe 3 in Form eines gleichmäßigen Parallelpipedons, drei Prismen 1a, 1b und 1c, die einen optischen Block bilden, um den auftretenden Lichtpfad in separate Lichtpfade abzuleiten oder zu teilen, Zeilensensoren 2a, 2b und 2c, die den Prismen 1a bis 1c zugeordnet sind, und eine Basisplatte oder Substrat 4 auf.
Die Fokussierungsstablinsengruppe 3 ist so angeordnet, daß ihre optische Achse sich vertikal zur Original-Dokumentoberfläche erstreckt, d. h. in der Richtung Z in der Zeichnung, und die Form eines langgestreckten gleichmäßigen Parallelpipedons aufweist, das sich in der X-Richtung in der Zeichnung erstreckt und eine Länge hat, die der Breite des Originaldokuments entspricht. Die Stablinsen der Linsengruppe 3 enden am Boden und an den oberen Flächen der Linsengruppe 3. Das zu lesende Originaldokument ist an der Bodenfläche der Linsengruppe 3 angeordnet, während die Prismen 1a bis 1c auf der oberen Fläche 6 der Linsengruppe befestigt sind.
Jedes Prisma 1a bis 1c hat die Funktion, die Richtung des auftreffenden Lichts, d. h. das vom Originaldokument herkommende Licht zu ändern. Jedes Prisma 1a bis 1c ist ein dreieckiges Prisma, das die Querschnittsform eines gleichseitigen, rechtwinkligen Dreiecks hat. Eine der beiden Seiten eines jeden Prismas 1a bis 1c, die gemeinsam den rechten Winkel des Trennschnitts festlegen, ist als Endfläche 7a, 7b oder 7c ausgebildet, die die Lichteinfallsfläche ist, und die andere Seite ist als die andere Endfläche 8a, 8b oder 8c ausgebildet, die die Lichtaustrittsfläche ist. Die Längsrichtung eines jeden Prismas 1a bis 1c stimmt mit der Abtastrichtung des Originaldokuments überein, d. h. mit der X-Richtung in der Zeichnung, entlang der sich die Linsengruppe 3 erstreckt. Die eine Endfläche 7a des Prismas 1a ruht auf der oberen Fläche 6 der Linsengruppe 3 und die andere Endfläche 8a ist in die -Y-Richtung in der Zeichnung orientiert. Das Prisma 1b ist zum Prisma 1a am Ende in der x-Richtung des Prismas 1a benachbart angeordnet, wobei seine eine Endfläche 7b auf der oberen Fläche 6 der Linsengruppe 3 liegt und seine andere Oberfläche 8b in der Y-Richtung der Zeichnung orientiert ist. Ähnlich ist das Prisma 1c am Ende in der X-Richtung des Prismas 1b benachbart zum Prisma 1b angeordnet, wobei seine eine Endfläche 7c auf der oberen Fläche 6 der Linsengruppe 3 liegt und die andere Endfläche 8c in der -Y- Richtung in der Zeichnung orientiert ist. Auf diese Weise sind die Endflächen 8a bis 8c der Prismen 1a bis 1c in einer Weise orientiert, daß die Endflächen 8a bis 8c der Prismen 1a bis 1c in einer Weise orientiert sind, daß die Endflächen 8a und 8c in die -Y-Richtung weisen und die Endfläche 8b in die Y-Richtung weist, so daß nur die Endfläche 8b des Mittelprismas 1b eine Orientierung hat, die sich von der anderen Endflächen 8a und 8c unterscheidet.
Die Zeilensensoren 2a bis 2c konvertieren optische Daten des Originaldokuments über die Linsengruppe 3 und die Prismen 1a bis 1c in entsprechende elektrische Signale. Auf den anderen Endflächen 8a bis 8c der Prismen 1a bis 1c sind drei Zeilensensoren 2a bis 2c vorgesehen. Ausführlicher ausgedrückt ist der Zeilensensor 2a auf der anderen Endfläche 8a des Prismas 1a vorgesehen, um das in der -Y-Richtung verlaufende Licht zu empfangen, während der Zeilensensor 2b auf der anderen Endfläche 8b des Prismas 1b vorgesehen ist, um das in der Y-Richtung verlaufende Licht zu empfangen, und der Zeilensensor 2c ist auf der anderen Endfläche 8c des Prismas 1c vorgesehen, um das in der -Y-Richtung verlaufende Licht zu empfangen. Jeder Zeilensensor 2a bis 2c ist mit einem Lichtempfangsabschnitt (nicht gezeigt) versehen, der sich entlang einer geraden Bahn in der X-Richtung erstreckt.
Das Substrat 4 ist am Kopf der Prismen 1a bis 1c und der Zeilensensoren 2a bis 2c angeordnet, und es wird zum Herstellen einer Verbindung mit dem Hauptgehäuse der Einrichtung verwendet. In etwa im Zentrum des Substrats 4 ist ein langgestrecktes Fenster 5 gebildet, das sich in der X-Richtung erstreckt. Das Fenster 5 ist geöffnet und dient beispielsweise zur Lichtübertragung, und eine Längslichtquelle oder eine Gruppe von Punktlichtquellen ist auf dem Kopf des Fensters 5 angeordnet, um das Licht zum Lesen des Originaldokuments durch das Fenster 5 in Richtung auf das Originaldokument zu richten.
Mit der oben beschriebenen Ausführungsform können Daten, die in einer Geraden liegen, durch die Wirkung der Prismen 1a bis 1c, die den optischen Block zu bilden, gelesen werden. Beispielsweise wird das Licht von der Lichtquelle auf die Oberfläche des zu lesenden Originaldokuments G durch das Fenster 5, die Prismen 1a bis 1c und die Linsengruppe 3 abgestrahlt. Das abgestrahlte Licht wird auf der Oberfläche G des Originaldokuments in Abhängigkeit von den darauf befindlichen Zeichen oder Figuren reflektiert. Das reflektierte Licht trifft dann wieder auf die Linsengruppe 3 und dann über die Endflächen 7a bis 7c auf die Prismen 1a bis 1c, die den optischen Block bilden, auf.
Das so auf die Prismen 1a bis 1c einfallende Licht wird entlang eines Pfads über das Prisma 1c oder 1a geführt, der sich gegenüber einem Pfad des Prismas 1b unterscheidet, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Folglich wird wie in Fig. 3 gezeigt ist das auf die Endfläche 7c des Prismas 1c auftreffende Licht an einer geneigten Fläche 9c des Prismas 1c reflektiert und davon in Richtung auf die andere Endfläche 8c des Prismas 1c in der -Y-Richtung gelenkt. Das aus dem Prisma 1c austretende Licht wird durch den Zeilensensor 2c empfangen, der auf der anderen Endfläche 8c des Prismas 1c angeordnet ist. Andererseits wird das auf die Endfläche 7b, wie in Fig. 4 gezeigt, auftreffende Licht an der geneigten Oberfläche 9b des Prismas 7b reflektiert und davon in Richtung auf die andere Endfläche 8b des Prismas 1b in die Y-Richtung gelenkt, die gegenüber dem Lichtpfad für das Prisma 1c liegt. Das aus dem Prisma 1b austretende Licht wird durch den Zeilensensor 2b empfangen, der auf der anderen Endfläche 8b des Prismas 1b angeordnet ist.
Folglich ist die Lichtaustrittsrichtung von einem bestimmten Prisma von der des benachbarten Prismas oder Prismen verschieden. Wenn daher Daten eines Originaldokuments entlang einer Geraden gelesen werden, ist es nicht notwendig, Zeilensensoren entlang einer Geraden vorzusehen, die der Geraden der Daten entspricht, so daß das Problem, eine Genauigkeit beim gegenseitigen Bonden der Zeilensensoren beizubehalten, zufriedenstellend gelöst werden kann. Aus diesem Grund braucht man keinen Speicher wie in dem Fall vorzusehen, wo die Prismen in einer seitlich gegeneinander versetzten Gruppe angeordnet sind, wodurch eine Erweiterung oder Reduzierung in vorteilhafter Weise möglich ist.
Es sei betont, daß die Anzahl der Prismen, die den optischen Block des Bildsensors bilden, nicht drei zu sein braucht, sondern irgendeine Anzahl sein kann, die anders als eine Einheit abhängig von der Größe der Zeilensensoren oder der des zu lesenden Dokuments sein kann. An Stelle der Lichtquelle kann auch eine Längslichtquelle oder eine Gruppe von Punktlichtquellen auf der Längsseite des optischen Blocks vorgesehen werden, anstatt die Lichtquelle oder die Lichtquellengruppen zum Bestrahlen des Originaldokuments über dem Fenster 5 anzuordnen.

Claims

Bildsensor zum Lesen von Daten entlang einer Geraden aus einem Originaldokument (G), wobei der Sensor aufweist:

eine geradlinig geformte Fokussierungsstablinsengruppe (3), die eine Länge hat, die in einer Beziehung zur Lesebreite des Originaldokuments steht, wobei die Fokussierungsstablinsengruppe eine optische Achse, die sich senkrecht zu einer Originaloberfläche (G) erstreckt, eine Lichteintrittsseite, die gegenüber dem Originaldokument angeordnet werden kann, und eine Lichtaustrittsseite gegenüber der Lichteintrittsseite aufweist, gekennzeichnet durch

mehrere Prismen (1), jedes in Form eines dreiecksförmigen Prismas (1), die Stoß an Stoß entlang der Abtastrichtung des Originaldokuments angeordnet sind und wobei jedes einen Trennschnitt entlang einer Richtung senkrecht zur Abtastrichtung in Form eines rechtwinkligen Dreiecks hat, wobei jedes der Prismen (1) mit einer ersten (7) von seinen Flächen (7, 8), die den rechten Winkel festlegen, welche der Lichtaustrittsseite der Fokussierungsstablinsengruppe (3) gegenüberliegt, und mit den anderen Flächen (8, 9) von sich abwechselnden Flächen der Prismen, die in unterschiedlichen Richtungen einander gegenüberliegen, aneinander befestigt ist;

mehrere Zeilensensoren (2), die benachbart zu denjenigen (8) der genannten anderen Flächen (8, 9) befestigt sind, die den rechten Winkel festlegen, und Lichtempfangsflächen haben, die parallel zur Abtastrichtung des Originaldokuments liegen; und

ein Substrat (4), das einen geradlinig geformten Schlitz (5) für eine Lese-Lichtquelle aufweist, wobei der Schlitz (5) mit der optischen Achse der Fokussierungsstablinsengruppe (3) fluchtet.