JPH0380663A - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明はファクシミリや文字・画像の読み取り入力装置
に用いられる密着型イメージセンサに関するものである
。

（ロ）従来の技術 ファクシミリや文字・画像の読み取り入力装置に用いら
れるイメージセンサは蛍光灯やＬＥＤ　（発光ダイオー
ド）アレイなどで照明された原稿の情報を光学レンズで
縮小し、受光素子（多くの場合Ｃ０Ｄ）上に結像する縮
小光学系を有するタイプが元来多く用いられてきた。し
かし、例えば、ファクシミリに用いられてきた縮小光学
系を有するイメージセンサの光学系の光路長は約３００
ｚｚであり、装置の小型化の障害となっている。この光
路長を短くするため、ミラーを用いて反射を繰り返す方
法もあるが、ミラー間の光軸合わせがミラー数の増加に
ともなって難しさが著しく増える上、温度変化等による
光軸の変動を考えると、調整は非常に困難である。

この困難を解決するため、原稿と同一サイズの受光素子
アレイ上に、原稿の情報を等１をレンズ（通常ロッドレ
ンズアレイ）を通して結像することにより光電変換する
密着型イメージセンサが開発されてきた。

この光学系においては、縮小のための光路長が不要であ
り、装置の小型化がある程度可能となるが、ロッドレン
ズアレイといえどもやはりレンズであるため、結像に共
役長だけ原稿と受光素子アレイを離す必要があるから、
通常密着型イメージセンサのユニットとして３０闘程度
の厚さになってしまう。その上、レンズ系を用いている
ので光学系の調整が必要であり、カラー読み取りの場合
には色収差も考慮する必要があるという問題点がある。

これに対してレンズ系を使わずに光ファイバーアレイを
用いた密着型イメージセンサが提案されている（特公昭
５５−３１６６３号公報および特公昭５５−３１６６４
号公報参照）。

これは、光学系の調整が不要であり、焦点を結ばないこ
とから、光ファイバーの長さを短くすることにより超小
型・超薄型の密着型イメージセンサを構成することか可
能である。さらにカラー読み取り時にも色収差がないの
で非常に有効である。

また、光ファイバーアレイは、通常、゛その両側面また
は片方の側面からガラスプレートで挟み込まれた構成で
、光ファイバーアレイプレートとなっており、−枚のガ
ラスと同様に扱うことができるため、光ファイバーアレ
イプレートに原稿を直接密着させる構造をとることがで
きる。そのｆこめ、ロッドレンズアレイを用いたタイプ
のイメージセンサにおいて必要な保護ガラス（原稿をこ
のガラスに密着させて読み取る）が不要であり、薄型化
、低コスト化に有利である。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記の光ファイバーアレイを用いた密着型イメージセン
サは、超小型・超薄型に適し、またカラー読取時にも有
効な方式であるが、次のような問題点がある。

まず、光ファイバーに入射した光の中で光ファイバーに
その間口角以上の角度で入射した光は、コアとクラッド
との境界面において全反射を起こさすクラッドを経て隣
接する光ファイバーに伝わることになり、これを繰り返
し、出射面に到達する。また光ファイバーアレイ入射面
において光ファイバーのクラッドに入射した光は、同様
にクラッド・コアを通り抜けることを繰り返し出射面に
到達する。以上のように、光ファイバーアレイで画像を
伝達する際、光の漏れが発生し、この光の漏れが画質を
低下させる要因となる。

したがって、この光の漏れを吸収する目的で光フアイバ
ー間に光を吸収するガラスからなる吸収体を挿入したＥ
ＭＡ　（Ｅｘｔｒａ　Ｍｕｒａｌ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏ
ｎ）型の光ファイバーアレイが考案されているが、これ
を密着型イメージセンサに用いた場合には読み取るべき
原稿面を照明することができないという問題点がある。

また、受光素子アレイを形成する基板にガラス基板等の
透光性基板を用いた場合、光源の光が透。

光性基板の側面を介して直接透光性基板内に入るから、
受光素子アレイが裏側から照射されることになる。一方
、゛受光索子アレイを形成する基板が光を透過させない
非透光性基板の場合でも、該基板と光ファイバーアレイ
とのすき間に光源の光か入り、この光が受光素子アレイ
に到達して漏れ光となる。これらの光は原稿での反射を
介さずに光源から直接受光素子アレイに到達するので、
必要な原稿の情報を含んでおらず逆にノイズとなる。

さらに、読み取るべき原稿を照射する光源は、原稿上の
読み取るべき部分だけを照射するのてはなく、ある広が
りを持っているため、光源は原稿の読み取るべき部分の
前後をも照射してしまう。

このため受光素子アレイの直上の上記読み取るへき部分
より光源に近い側が、例えば、光の反射の大きな白い原
稿（いわゆる原稿のブランク部分）である場合、このブ
ランク部分における反射光が光ファイバーアレイにその
側面から侵入し、クラッド・コアを通り抜けることを繰
り遍した後出射面に到達することになる。この光は原稿
からの反射光ではあるが、原稿上の読み取るべき部分か
らの反射光ではないため、読み取るべき原稿の情報を含
んでいない。したがって、この光は画質を低下させるノ
イズになるという問題点がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、超小型
・超薄型で光学謂整が不要な高画質の密着型イメージセ
ンサを提供することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段 上記の問題点を解決するため、本発明は読み取るべき原
稿を照射する光源と、上記原稿からの反射光を電気信号
に変換する受光素子アレイと、上記原稿と上記受光素子
アレイとの間に配置した光ファイバーアレイ部とを有す
る密着型イメージセンサにおいて、光ファイバーアレイ
部が上記受光素子アレイ側に配置され、各光ファイバー
に吸収体を被覆した光ファイバーアレイと、上記原稿側
（こ配置され、各光ファイバーに吸収体を被覆しない光
ファイバーアレイとを積層して戊り、上記光源からの照
射光が原稿を介さずに直接受光素子アレイに到達するこ
とを防ぐための第１の遮光体を少なくとも上記光源と上
記受光素子アレイとの間に有し、上記光源から照射光が
上記原稿の読み取るべき部分以外の原稿部分にて反射さ
れ受光素子アレイに到達することを防ぐための第２の遮
光体を上記光源と上記光ファイバーアレイ部との間に有
する構成としている。

この発明における光ファイバーアレイは、コア部および
クラッド部から構成される複数の光ファイバーが、送信
原稿の進行方向（第１図における図示Ｅで示す矢印方向
）に対して直角な方向（第１図〜第３図において図示Ｆ
で示す■中方向）に原稿の横幅に対応する幅で並設可能
に隣接されてなる。例えばＡ　４　？４＋の原稿を用い
る場合、光ファイバーは、第１図において、Ｆ方向に２
１６ｍｍ程度の幅、Ｅ方向に１〜２ｊＩｙ程度の幅を有
するよう多数本の光ファイバーから構成されている。

そして、光ファイバーアレイ部は、受光素子アレイ上に
、各光ファイバーにそれぞれ吸収体を被覆した光ファイ
バーアレイと各光ファイバーにそれぞれ光吸収体を被覆
しない光ファイバーアレイを順次積層してなる。

この発明における吸収体としては、光を吸収するガラス
を用いることが好ましいが、要は、光を吸収できるもの
であればこれに限らない。

この発明における遮光体としては、ケースと同じ材料の
樹脂、例えば、ＡＢＳ、ポリカーボネートや、黒色のゴ
ム系材料あるいは、蒸着法、スパッタ法により形成され
たＡＩ、Ｃｒ等の金属薄膜が好ましいものとして挙げら
れる。

この発明における光源としては、棒状レンズを備えたＬ
ＥＤアレイ基板や、棒状レンズを用いないでＬＥＤアレ
イチップを備えたＬＥＤアレイ基板などを用いることが
好ましい。

（ホ）作用 上記の様に本発明では、光ファイバーアレイ部を２種の
光ファイバーアレイを積層することにより構成し、各光
ファイバーに吸収体を被覆しない光ファイバーアレイを
読み取るべき原稿側に配置することにより、原稿面を容
易に照明することができる上に、各光ファイバーに吸収
体を被覆した光ファイバーアレイを受光素子アレイ叫に
配置することにより、上層に位置する、吸収体を被覆し
ない光ファイバーアレイに光ファイバーの開口角以上の
角度で入射した光や光ファイバーのクラッドに入射した
光、すなわち画質を低下させる漏れ光が受光素子アレイ
に到達する前に吸収体によって吸収されて受光素子アレ
イ面での画質の低下を防止することできる。

また、読み取るべき原稿を照射する光源と受光素子アレ
イとのＦｊｌｔ：第１の遮光体を設けることにより、上
記光源の光が受光素子アレイを形成する透光性絶縁基板
の一方側面から直接透光性絶縁基板内に入り、該絶縁基
板に載置された受光素子アレイを裏面から照射すること
を防ぐことができる。

また、受光素子アレイを形成する基板が光を透過させな
い非透光性絶縁基板の場合においてら、該基板と光ファ
イバーアレイとのすき間に上記光源の光が入り受光素子
アレイに到達することを防ぐことができる。さらに、上
記光源と光ファイバーアレイとの間に第２の遮光体を設
けることにより、受光素子アレイの直上の読み取るべき
原稿部分より特に上記光源に近い側が白い原稿である場
合、その白い原稿部分からの反射光が光ファイバーにそ
の側面から浸入し、受光素子アレイに到達することを防
ぐことができる。

（へ）実施例 以下図面に沿って本発明の実施例を詳細に説明する。な
お、これによってこの発明は限定を受けるものではない
。

第１図は本発明の第１の実施例の密着型イメージセンサ
を示し、第２図は各光ファイバーに吸収体を被覆しない
光ファイバーアレイプレートを示す。また、第３図は各
光ファイバーに吸収体を被覆した光ファイバーアレイプ
レートを示す。

第２図において、１９は光フアイバーコア部、２０は光
フアイバークラッド部を示し、７は吸収体を被覆しない
光ファイバーアレイを示す。また、９は光ファイバーア
レイ７を挟み込むベースガラス部を示し、ベースガラス
部９で光ファイバーアレイ７を挟み込み融着することに
より一枚の光ファイバーアレイプレートとなる。

第２図において、２１〜２４は光ファイバーアレイ７に
入る光の進路を示している。２２は光フアイバークラッ
ド部２０に入射した光の進路を、２３は光ファイバーの
開口角以上の角度で光フアイバーコア部１９に入射した
光の進路を示し、また２４は光ファイバーアレイ７の側
面から入射した光の進路を示し、各光ファイバーに吸収
体を被覆しない光ファイバーアレイプレートが一枚の場
合、すなわち、該プレートが単独で使用された場合には
、絶縁基板２上に形成された受光素子アレイＩの上方以
外からの光（本来必要な情報を含まない光）が受光素子
アレイ１（こ到達することがわかる。

そして本来必要な情報を含んだ光は２１て示す経路にて
受光索子アレイＩに到達するのて、上記２２〜２４で示
した光はノイズとなり画質の低下を招く。

また、第３図において、１は絶縁基板２上に形成された
受光素子アレイで、２５は光フアイバーコア部、２６は
光フアイバークラッド部、２７は各光ファイバーに被覆
した吸収体を示し、８は吸収体を被覆した光ファイバー
アレイを示す。１０は第２図の場合と同様のベースガラ
ス部を示す。

第３図における２８〜３１は光ファイバーアレイ８に入
る光の進路を示しており、それぞれ第２図の２１〜２４
に相当する。しかし、２９〜３１て示すノイズとなり得
る光は各光ファイバーに被覆した光吸収体（以下、単に
吸収体という）２７により吸収され、受光素子アレイ１
には到達しない。したがって、本来必要な情報を含んだ
光２８のみが受光素子アレイ１に到達し、画質の低下を
防止できろ。しかし、各光ファイバーに吸収体を被覆し
た光ファイバーアレイプレートが一枚の場合、すなわち
、該プレートが単独で使用された場合には、原稿面を照
射することができない。

以下、これら２種類の異なった光ファイバーアレイ、す
なわち、光ファイバーアレイ８および光ファイバーアレ
イ７を受光素子アレイｌ上に、順次積層した本発明の一
実施例を第１図に示す。

第１図において、ｌは絶縁基板２上に形成された受光素
子アレイ、３は受光素子アレイｌの駆動用ＬＳＩ５を実
装する基板、４は受光素子アレイｌを形成した絶縁基板
２と実装基板３を貼付は一体化した補助基板、６は実装
した駆動用ＬＳＩ５を保護するＪ　ＣＢ　（Ｊｕｎｃｔ
ｉｏｎ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｒｅ５ｉｎ）などの保護樹脂
を示し、各光ファイバーに吸収体を被覆しない光ファイ
バーアレイ７の両側をベースガラス部９で挟み込み融着
一体化した光ファイバーアレイプレートＡ及び各光ファ
イバーに吸収体２７を被覆した光ファイバーアレイ８の
両側をベースガラス部１Ｇで挟み込み融着一体化した光
ファイバーアレイプレートＢを積層し、この積層したも
のを受光素子アレイＩ上に組み込む。そして読み取るべ
き原稿１８を照射する光源としては、棒状レンズ１２を
備えたＬＥＤアレイ基［１１を用いており、本ＬＥＤア
レイ基ｔｉｌｌはＬＥＤアレイ基板用の放熱板１３に固
定されている。さらに、第１の遮光体１５と第２の遮光
体Ｉ６を一体化した、例えば、ＡＢＳ、ポリカーボネー
ト等の樹脂からなるケース１４に以上の部品を組み込み
最後に押さえ板１７にて固定する。

この実施例のものは上記構成を有するから、各光ファイ
バーに吸収体を被覆しない光ファイバーアレイプレート
Ａを原稿１８側に、吸収体２７を被覆した光ファイバー
アレイプレートＢを受光素子アレイｌの側に積層配置す
ることにより、第２図の２２〜２４で示すノイズとなり
得る光は受光素子アレイｌの側に配置された吸収体２７
を被覆した光ファイバーアレイ８の吸収体２７により吸
収され、受光素子アレイｌには原稿Ｉ８の必要な情報を
含んだ光のみが到達する。

さらに本実施例においては、第１図の１５，１６で示す
ケース一体となった第１の遮光体１５と第２の遮光体１
６を有する。

また、絶縁基板２として透光性のガラス基板を用いてい
るが、第ｉの遮光体１５によりＬＥＤアレイ基板１１か
ら発せられた光が直接絶縁基板２の一方側面２ａから侵
入して受光素子アレイｌを裏側から照射すること、絶縁
基板２と吸収体２７を被覆した光ファイバーアレイ８と
のすきＭｃに直接光が入り込んで該直接光が受光素子ア
レイｌに到達することを防止できる。

また、第１図において、ＬＥＤアレイ基１１ｉＥ１１か
ら発仕られた光は棒状レンズ１２により授与れてはいる
が、受光素子アレイ１の直上における原稿の必要な原稿
部分だけでなく、それよりＬＥＤアレイ基板１１側の原
稿部分１８ａをも照射するため、この部分１８ａが白い
原稿の場合、この部分１８ａから反射光か最終的に受光
素子アレイｌに到達することになる。これは吸収体を被
覆しない被覆ファイバーアレイ７にその側面から上記反
射光が侵入して光ファイバーアレイ７の内部の一本一本
の光フアイバー間で複雑な反射・数社をくり返し、その
一部の光が吸収体２７を被覆した光ファイバーアレイ８
の光ファイバーに捕らえられるためと考えられる。

また、光ファイバーアレイ８の吸収体２７の吸収性能が
悪い場合には、光ファイバーアレイ８の側面から上記反
射光か侵入し受光素子アレイｌにその一部の光が到達す
ることら考えられる。

従って、本実施例では、更に、第２の導光体１６を設け
たものである。

すなわち、第１図において、１６て示す第２の遮光体は
上記反射光による画質の低下を防ぐために設けたもので
、これによりＬＥＤアレイ基板１１から発せられ棒状レ
ンズ１２で絞られた光が、受光素子アレイ１の直上近傍
のみを照射し、吸収体を被覆しない光ファイバーアレイ
７よりＬＥＤ基板１１側のベースガラス９上の原稿部分
１８ａにＬＥＤ光が極力照射されない様にＬＥＤ光を絞
ることができる。

以上のように本実施例では、各光ファイバーに吸収体を
被覆しない光ファイバーアレイプレートＡを原稿側に、
各光ファイバーに吸収体２７を被覆した光ファイバーア
レイプレートＢを受光素子アレイ側に積層配置するとと
もに、光源１２と受光素子アレイｌとの間に第１の遮光
体Ｉ５を設け、また、光源１２と光ファイバーアレイプ
レートＢとの間に第２の遮光体１６を設けることにより
、高画質の密着型イメージセンサを実現することかでき
る。

また、第【図に示した第１の実施例では、第１の遮光体
ら第２の遮光体らケース一体化とする構成であるが、ケ
ースに一体化せずに各遮光体をそれぞれ独立に用いた第
２または第３の実施例をそれぞれ第４図及び第５図に示
す。

第４図、第５図とも第１〜３図と同じ部分には同じ番号
を付けである。

まず、第４図において、ＬＥＤアレイ基板１１と受光素
子アレイ１との間の第１の遮光体３３としては、光を透
過させない例えば黒色のゴム系材料を棒状にしたものを
使用している。このゴム系材料を使用することにより、
第１の遮光体３３と、光ファイバーに吸収体を被覆した
光ファイバーアレイ８およびベースガラスＩＯからなる
光ファイバーアレイプレートＢとの間の遮光性を考える
と、棒状のゴム３３がベースガラス部１０に密着するこ
とから、第１図に示す第１の実施例より遮光効果を向上
できる。

さらに、第４図において、第２の遮光体３４としては、
光ファイバーアレイプレートＢのベースガラス部１０の
ＬＥＤアレイ基板１１１！Ｉの面に、例えば、Ａｔ、Ｃ
ｒ等の金属を蒸着法あるいはスパッタ法等により形成し
た金属薄膜を利用している。

次に、第３の実施例について説明する。

第５図において、本実施例では各光ファイバーに吸収体
を被覆した光ファイバーアレイ８のＬＥＤアレイ基板ｉ
ｔ側のベースガラス部（第１．４図参照）を無くし、Ｌ
ＥＤアレイ基板１１と受光素子アレイ１との間の遮光を
上記第１．２の各実施例よりら容易におこなえるように
したものである。

すなわち、吸収体を被覆した光ファイバーアレイ８のＬ
ＥＤアレイ基板１ｔ＠Ｉのベースガラス部を無くすこと
により、第１の遮光体３６をコスト的に有利なケース一
体型にした上、ＬＥＤ基板ｌｌと受光素子アレイｌとの
間の遮光性を第１図に示す実施例より高めることができ
る。

さらに、本実施例においては、第２の遮光体３７として
第４図に示す第２の実施例と同様に、光ファイバーアレ
イプレートのＬＥＤアレイ基Ｈｉ■側の面に形成した金
属薄膜を利用しているが、吸収体を被覆しない光ファイ
バーアレイ７のベースガラス部９のＬＥＤアレイ基板ｌ
ｌ側の面に薄膜を形成した点が第４図に示す第２の実施
例と異なっている。

以上、種々の遮光体を有する第１〜第３の実施例につい
て述べたが、要はＬＥＤアレイ基板１１と受光素子アレ
イＩとの間の遮光および／またはＬＥＤアレイ基板１１
と光ファイバーアレイプレートＡ、Ｂとの間の遮光が効
率よくできればよいわけで、上記各実施例に限定される
ことがないのはもちろんである。

最後に、第４の実施例として超薄型の密着型イメージセ
ンサの実施例を第６図に示す。

本実施例においては、棒状レンズを使用しないＬＥＤア
レイ基板３９　［４０はＬＥＤアレイチップを示す］を
ＬＥＤアレイ基板３９用の放ち板４１に固定した上でケ
ース４２に組み込むことにより、超薄型の密着型イメー
ジセンサを実現できる。

ここで、第１の遮光体４３、第２の遮光体４４について
は、第５図に示す第３の実施例と同様である。

（ト）発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、各光ファイバーに
吸収体を被覆しない光ファイバーアレイプレートを原稿
側に、各光ファイバーに吸収体を被覆した光ファイバー
アレイプレートを受光素子アレイ側に積層配置した上、
光源と受光素子アレイとの間及び／または光源と光ファ
イバーアレイプレート間に遮光体を設けることにより、
原稿面を容易に照明することができるとともに、ノイズ
になり得る漏れ光を確実にカットして高分解能を実現で
きる。また、光ファイバーアレイプレートを用いること
により光路長を極めて短くできるため、ロッドレンズア
レイに比べて格段に小型の密着型イメージセンサが実現
可能である。

さらに本発明によれば、光源として捧しンズ無しのＬＥ
Ｄアレイ基板を用いることにより、極めて薄型化を図る
ことができる。

また、従来の縮小光学系を有するイメージセンサやロッ
ドレンズアレイを用いた密着型イメージセンサを比較す
るとより小型化できろこと及び保護ガラスを光ファイバ
ーアレイプレートと兼ねた構造で部品点数を少なくでき
ろことから、材料費が低減できるとともに、光学系の調
整が不要なためこの工数を削減できるため、低コスト化
に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第５図、第６図はそれぞれ本発明の第
１〜４の実施例を示す構成説明図、第２図は上記各実施
例における各光ファイバーに吸収体を被覆しない光ファ
イバーを示す要部構成説明図、第３図は上記各実施例に
おける各光ファイバーに吸収体を被覆した光ファイバー
を示す要部構成説明図である。 ｌ・・・・・・受光素子アレイ、 ７・・・・・・各光ファイバーに吸収体を被覆しない光
ファイバーアレイ、 ８・・・・・・各光ファイバーに吸収体を被覆した光フ
ァイバーアレイ、 ９・・・・・・吸収体を被覆しない光ファイバーアレイ
のベースガラス部、 ＩＯ・・・・・・吸収体を被覆した光ファイバーアレイ
のベースガラス部、 １１・・・・・・ＬＥＤアレイ基板、 Ｉ２・・・・・・棒状レンズ、 １３・・・・・ＬＥＤアレイ基板用放熱板、１４．３２
，３５．４２・・・・・ケース、１５．３６．４３・・
・・・・ケース一体型の第１の遮光体、 １６・・・・・・ケース一体型の第２の遮光体、１７．
３８．４５・・・・・・押え板、１８・・・・・・原稿
、１９．２５・・・・・・光フアイバーコア部、２０．
２６・・・・・・光フアイバークラッド部、２１．２８
・・・・・・読み取るべき原稿の情報を含んだ光の進路 ２２．２９・・・・・・光フアイバークラッド部に入射
した光の進路、 ２３．３０・・・・・・光ファイバーの開口角以上の角
度で光フアイバーコア部に入射 した光の進路、 ２４．３１・・・・・・光ファイバーアレイの側面から
入射した光の進路、 ２７・・・・・・光ファイバーに被覆した吸収体、３３
・・・・・・棒状のゴム系材料を使用した第１の遮光体
、 ３４．３７．４４・・・・・・金属薄膜を用いた第２の
遮光体、 ３９・・・・・・棒状レンズ無しのＬＥＤアレイ基板、
４０・・・・・・ＬＥＤアレイチップ、４１・・・・・
・棒状レンズ無しのＬＥＤアレイ基板用放熱板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、読み取るべき原稿を照射する光源と上記原稿からの
   反射光を電気信号に変換する受光素子アレイと、上記原
   稿と受光素子アレイとの間に配置した光ファイバーアレ
   イ部とを有する密着型イメージセンサにおいて、上記光
   ファイバーアレイ部が、各光ファイバーに光吸収体を被
   覆した光ファイバーアレイと上記光吸収体を被覆しない
   光ファイバーアレイを積層して成り、かつ光吸収体を被
   覆した光ファイバーアレイを受光素子アレイ側に配し、
   光吸収体を被覆しない光ファイバーアレイを原稿側に配
   してなり、上記光源と上記受光素子アレイ間及び／また
   は上記光源と上記光ファイバーアレイ間にそれぞれ第１
   および第２の遮光体を有することを特徴とする密着型イ
   メージセンサ。