JPH0531451U - 密着型イメージセンサの光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造工程を格段に簡略化するとともに動作品
質を向上することができる密着型イメージセンサの光源
装置を提供することである。 【構成】 光源装置２２において配列方向両端のＬＥＤ
素子２４ａを、その輝度が残余のＬＥＤ素子２４の輝度
よりも高くなるように選ぶ。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、密着型イメージセンサにおいて原稿などの読取り対象物に光を照射 する光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図８は典型的な従来例の密着型イメージセンサ（以下、イメージセンサと略す ）１の光源装置２の電気回路図であり、図９は光源装置２の平面図であり、図１ ０はイメージセンサ１の断面図である。イメージセンサ１は、光源として複数の ＬＥＤ（発光ダイオード）３が多数配列されて構成されるＬＥＤ素子４を複数備 えており、各ＬＥＤ素子４は配線基板５上に直線状に配列される。各ＬＥＤ素子 ４には、電流制限抵抗ｒ１，ｒ２，…，ｒｎがそれぞれ直列に接続され、これら は電源６に並列に接続される。

【０００３】 前記配線基板５は、ベース７の凹所８にＬＥＤ素子４が内方に向くように固定 され、信号処理回路９が乗載される。一方、前記ベース７にはＬＥＤ素子４から の光が通過する透孔１０が形成され、ベース７の配線基板５と反対側端部で透孔 １０に臨む範囲にガラス基板１１が固定される。ガラス基板１１は、前記透孔１ ０に対応する個所に図示しない複数の光電変換素子が形成され、ＬＥＤ素子４か らの光の原稿などからの反射光を電気信号に変換する。

【０００４】 ガラス基板１１に隣接して、ベース７上には配線基板１２が固定され、この上 に前記複数の光電変換素子の走査および読取処理を行う駆動回路素子１３が配置 される。駆動回路素子１３は、ガラス基板１１および配線基板１２上の回路配線 とボンディングワイヤ１４で接続され、駆動回路素子１３およびボンディングワ イヤ１４の設置領域は、シリコーンもしくは合成樹脂材料から成る保護膜１５で 被覆される。前記配線基板５，１２は、コネクタ１６で相互に接続される。

【０００５】 このようなイメージセンサ１では、原稿などの光学像を高精度に読取るために 、ＬＥＤ素子４のＬＥＤ３が均一な輝度で光を発生することが要求される。この ような目的を達成するための第１の従来例は、半導体製造技術で製造される前記 ＬＥＤ３およびＬＥＤ素子４には同一駆動電圧を印加しても発生する光の光量お よび輝度にばらつきが存在することが知られている。このためＬＥＤ素子４を製 造した後、その光学的特性を高精度に検査し、分類する１つのイメージセンサ１ を構成するＬＥＤ素子４は同一の光学的特性を有する種類が選ばれる。

【０００６】 このような従来例では、全てのＬＥＤ素子４の発光光量の高精度の検査および 分類作業に手間を要し、製造効率が低いという課題を有している。またこのよう な場合、前記電流制限抵抗ｒ１〜ｒｎはすべて同一の電気抵抗値に選ばれる。

【０００７】 一方、各ＬＥＤ素子４に多少の光学的特性のばらつきを許容し、前記電流制限 抵抗ｒ１〜ｒｎを各ＬＥＤ素子４の発光光量および輝度が均一となるように、た とえば相互に異なった電気抵抗値に選ぶ従来例が知られている。

【０００８】 この従来例では、実際のＬＥＤ素子４の光学的特性のばらつきの程度を判断し 、これに対応した電気抵抗値の電流制限抵抗ｒを全てのＬＥＤ素子４に亘って選 択するのは困難であり、極めて手間を要する作業となる。

【０００９】 図１１は、他の従来例の光源装置２ａの電気回路図である。本従来例の特徴は 、各ＬＥＤ素子４に関して１つのＬＥＤ素子４に、固定された電気抵抗値を有す る抵抗ｒを接続し、残余のＬＥＤ素子４にはそれぞれ可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２， …，ＶＲｎ−１を接続するようにしたことである。このような可変抵抗ＶＲ１〜 ＶＲｎ−１は、たとえば図１０の２点鎖線で示す調整ねじ１７を角変位すること によりその抵抗値が調整される。

【００１０】 すなわちこの従来例では、光源装置２ａを製造した後、固定抵抗値の抵抗ｒに 接続されたＬＥＤ素子４の光学的特性を基準とし、残余のＬＥＤ素子４は可変抵 抗ＶＲ１〜ＶＲｎを用いて、均一な発光光量および輝度などの光学的特性を有す るようにしている。しかしながら、この従来例でも前記可変抵抗ＶＲ１〜ＶＲｎ −１の調整作業が必要となり、多大な手間を要するとともに、製造工程が煩雑に なるという不具合を有している。

【００１１】 本考案の目的は、上述の技術的課題を解消し、各発光素子による発光強度の分 布が均一となるようにして動作品質が向上されるとともに、製造工程を簡略化す ることができる密着型イメージセンサの光源装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

本考案は、駆動電流のオン／オフに対応して発光／消光する複数の発光素子が 直線状に配列された配線基板と、 各発光素子からの光を読取り対象物に導くハウジングと、 前記配列方向両端付近の各発光素子を残余の発光素子よりも高輝度に選んだこ とを特徴とする密着型イメージセンサの光源装置である。

【００１３】 また本考案は、駆動電流のオン／オフに対応して発光／消光する複数の発光素 子が直線状に配列された配線基板と、 各発光素子からの光を読取り対象物に導くハウジングと、 前記配列方向両端付近の各発光素子に当該発光素子の発光光量を調整する光量 調整手段をそれぞれ設けたことを特徴とする密着型イメージセンサの光源装置で ある。

【００１４】

【作用】

本考案に従う光源装置では、配線基板上に直線状に配列された複数の発光素子 が駆動電流のオン／オフに対応して発光／消光する。このとき発光素子の配列方 向両端付近では、隣接する発光素子と反対方向に光が拡散するため、各発光素子 から得られる実質的な光の強度分布は前記両端付近が低下することになる。した がって前記配列方向両端付近の発光素子を残余の発光素子よりも高輝度に選ぶと 、前記光の拡散を相殺して各発光素子による光の強度分布を均一にすることがで きる。これにより、動作品質が格段に向上される。

【００１５】 また本考案では、各発光素子の輝度を調節するに物理的な調節手段を必要とせ ず、これにより調節作業が不要となり、製造工程の簡略化を図ることができる。

【００１６】 また前記配列方向両端部付近であって実質的な光の強度分布が残余の発光素子 よりも低下する発光素子のみに、当該発光素子の発光光量および輝度を調整する 光量調整手段をそれぞれ設ける。これによれば、光量調整手段を調整する手間は 要するものの、光量調整手段は発光素子の配列方向両端付近の発光素子にのみ接 続すればよく、ほぼ大多数の発光素子にこのような光量調整手段を設ける従来例 と比較し、製造工程が大幅に簡略化されるとともに、通常の抵抗素子よりも複雑 な構成を有する可変抵抗素子の部品点数を格段に削減することができ、構成の簡 略化とコストの削減とを併わせて図ることができる。

【００１７】

【実施例】

図１は本考案の一実施例のイメージセンサ２１の光源装置２２の構成を示す電 気回路図であり、図２はイメージセンサ２１の全体のブロック図であり、図３は 光源装置２２の平面図であり、図４はイメージセンサ２１の断面図である。イメ ージセンサ２１の光源装置２２は、発光素子である複数のＬＥＤ（発光ダイオー ド）２３が一直線状に配列された集積回路素子として構成されるＬＥＤ素子２４ を複数備える。各ＬＥＤ素子２４では、各ＬＥＤ２３がそれぞれ直列に順接続さ れ、そのたとえばアノード側は電源２５の正極に接続され、カソード側は電源２ ５の負極側に接続される。各ＬＥＤ素子２４のたとえば負極側には、電流制限抵 抗である抵抗Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎがそれぞれ直列に接続され、各ＬＥＤ素子２ ４および抵抗Ｒｉ（ｉ＝１〜ｎ）から成る直列回路は、前記電源２５に並列に接 続される。

【００１８】 イメージセンサ２１には、光源装置２２で照射された読取り対象物からの反射 光を光電変換して読取る読取部２６が設けられる。この読取部２６には、前記読 取対象物からの反射光が入射してこれを光電変換する図示しない光電変換素子が 多数配列されたセンサ基板２７を備え、センサ基板２７では走査回路２８によっ て各光電変換素子が順次的に走査され、信号が読取られる。読取られた信号は信 号処理回路２９で波形整形処理などが行われ出力される。前記ＬＥＤ素子２４は 、図４に示す配線基板３０上に図４の紙面垂直方向に多数配列され、この配線基 板３０の裏面には前記信号処理回路２９が設けられる。

【００１９】 配線基板３０は、ＬＥＤ素子２４が内側に臨むように凹所３１を有するベース ３２に固定される。ベース３２の配線基板３０と反対側にはガラス基板３３が固 定され、この上に前述した複数の光電変換素子が直線状に配列される。ベース３ ２には、光電変換素子の形成領域に対応する部分にＬＥＤ素子２４からの光が通 過する透孔３４が形成される。ベース３２上には、ガラス基板３３と隣接して前 記走査回路２８と回路配線とが形成された配線基板３５が固定され、ガラス基板 ３３上の前記光電変換素子と走査回路２８との間および配線基板３５上の回路配 線と走査回路２８との間は、それぞれボンディングワイヤ３６で接続され、配線 基板３０，３５間はコネクタ３７で接続される。前記走査回路２８およびボンデ ィングワイヤ３６の設置範囲は、シリコーンもしくは合成樹脂材料などから成る 保護膜３８で被覆される。

【００２０】 本件考案者は、従来品の図８に示される光源装置を用いて基準となる白原稿を 読取った際のイメージセンサ２１の出力を計測した。この結果が、図５のライン Ｌ１に示される。すなわち光源装置を構成するＬＥＤの光学的特性のばらつきに よって発生する出力の変動以外に、ＬＥＤ２３の配列方向すなわちイメージセン サ２１における主走査方向両端部付近でイメージセンサ出力が低下しているとい う特徴的な現象を確認した。この現象は、ＬＥＤ２３の光学的な特性のばらつき に依存するのではなく、図３に示されるように配線基板３０上で一直線状に配列 されているＬＥＤ２３は、配列方向両端部付近以外の範囲では、配列方向に隣接 するＬＥＤ２３からの光も含んで読取対象物への実質的な光源光となっているの に対し、配列方向遊端部付近では配列方向両端部より外方にはＬＥＤ２３はなく 、前記端部付近のＬＥＤ２３ａの光が前記配列方向外方に拡散するからである。

【００２１】 したがって本実施例では、図３に示す配線基板３０上のＬＥＤ素子２４のうち 、その配列方向両端のＬＥＤ２３ａは、それ以外の残余のＬＥＤ２３よりも同一 電流値に対して高輝度となる種類を選ぶようにする。

【００２２】 本実施例では、ＬＥＤ素子２４の輝度のばらつきを測定した。この測定はＯＤ 値（光学濃度）０．０７のコート紙をイメージセンサで読取り、図６に示す読取 出力の最大値Ｖｗａおよび最小値Ｖｗｂとを用いて、ばらつき量ＰＲＮＵを下式 で定義する。

【００２３】

【数１】

【００２４】 日本工業規格（ＪＩＳ）Ａ列４番に相当するサイズ、すなわち前記主走査方向 の全長２１６ｍｍのイメージセンサ２１を例示すると、測定結果に基づいて下記 表１のように全体を輝度の範囲で３グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３に区分した。

【００２５】

【表１】

【００２６】 （１）構成例１ 本件考案者は、図５に関連する前述の知見に基づいて、図３に示すＬＥＤ素子 ２４のうち配列方向両端部のＬＥＤ２３ａを含むＬＥＤ素子２４を、前記表１に 示す第２グループＧ２から選択し、残余のＬＥＤ素子２４は第１グループＧ１か ら選択する構成例を作成した。また配列方向両端部のＬＥＤ素子２４以外のＬＥ Ｄ素子２４が表１の第２グループＧ２から選択された場合、前記両端部のＬＥＤ 素子２４は第３グループＧ３から選択する構成例を作成した。したがって各電流 制限抵抗Ｒ１〜Ｒｎは、すべて同一の電気抵抗値に選ばれる。このような構成例 の光源装置２２を用いたイメージセンサ２１において、前記ばらつき量ＰＲＮＵ の分布は下記表２の例１の欄に示される。

【００２７】

【表２】

【００２８】 （２）構成例２ すべてのＬＥＤ素子２４を前記表１に示す第２グループＧ２から選択し、電流 制限抵抗に関して抵抗値Ｒ１＝Ｒｎ、抵抗値Ｒ２＝Ｒ３＝…＝Ｒｎ−１とし、Ｒ １／Ｒ２＝０．８に選ぶ。すなわち、各ＬＥＤ素子２４の光学的特性はほぼ均一 であるが、電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒｎの抵抗値を異なるものに選んで、配列方向両 端のＬＥＤ素子２４ａの発光時の輝度が残余のＬＥＤ素子２４より増大するよう な設定を行う。このような構成例の光源装置２２を用いる前記ばらつき量ＰＲＮ Ｕの計測結果は、上記表２の例２に示される。

【００２９】 （３）構成例３ 図８を参照して説明した従来の構成例として、すべてのＬＥＤ素子２４を表１ の第２グループＧ２から選択し、電流制限抵抗Ｒ１〜Ｒｎをすべて等しいものと した場合の計測結果を前記表２の例３に示す。

【００３０】 ＬＥＤ素子２４を複数用いるイメージセンサ２１では、前記ばらつき量ＰＲＮ Ｕの値±３０％以下が望ましい。したがって前記表２の例１および例２に示す前 記構成例では、ばらつき量ＰＲＮＵで±４〜±６％改善され、ばらつき量±３０ ％以上のものがほとんど解消されたことが確認された。

【００３１】 したがって本実施例では、光源装置２２からの光源光の輝度むらが生じる事態 が防止され、光源装置２２の動作品質を格段に向上することができる。また前記 いずれの構成例においても、従来例で説明したような機械的な調節機構を有する 可変抵抗などを用いる不都合が解消され、部品点数およびコストの削減を実現で きるとともに、調整工程が不要となり、製造工程を格段に簡略化することができ る。

【００３２】 図７は、本考案の他の実施例の構成例を示す電気回路図である。本実施例は前 述の実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。本実施例の光源装 置２２ａは、各ＬＥＤ素子２４毎にそれぞれ接続される電流制限抵抗に関して、 配列方向両端部に位置するＬＥＤ素子２４ａに接続されるものを可変抵抗ＶＲ１ ，ＶＲ２とし、残余のＬＥＤ素子２４に接続されるものはすべて抵抗値が等しい 抵抗Ｒ１，Ｒ２，…にする。

【００３３】 本実施例では、配列方向両端のＬＥＤ素子２４ａを含むすべてのＬＥＤ素子２ ４は、前記第１表のグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３のいずれか１つのグループからす べて選ばれる。その後、可変抵抗ＶＲ１，ＶＲ２の抵抗値をＲ１，Ｒ２，…の抵 抗値より減少させ、すべてのＬＥＤ素子２４において同一の輝度が得られるよう にする。

【００３４】 すなわちこのような構成例によっても、前述の実施例で述べた効果と同様な効 果を達成することができる。

【００３５】

【考案の効果】

以上のように本考案に従う光源装置では、前記配列方向両端付近の発光素子を 残余の発光素子よりも高輝度に選ぶと、光の拡散を相殺して各発光素子による光 の強度分布を均一にすることができる。これにより、動作品質が格段に向上され る。また本考案では、各発光素子の輝度を調節するに物理的な調節手段を必要と せず、これにより調節作業が不要となり、製造工程の簡略化を図ることができる 。

【００３６】 また前記配列方向両端部付近であって実質的な光の強度分布が残余の発光素子 よりも低下する発光素子のみに、当該発光素子の発光光量および輝度を調整する 光量調整手段をそれぞれ設ける。これによれば、光量調整手段を調整する手間は 要するものの、光量調整手段は発光素子の配列方向両端付近の発光素子にのみ接 続すればよく、ほぼ大多数の発光素子にこのような光量調整手段を設ける従来例 と比較し、製造工程が大幅に簡略化されるとともに、通常の抵抗素子よりも複雑 な構成を有する可変抵抗素子の部品点数を格段に削減することができ、構成の簡 略化と可変抵抗素子部品点数の削減およびコストの削減とを合わせて図ることが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の光源装置２２の電気回路図
である。

【図２】イメージセンサ２１のブロック図である。

【図３】光源装置２２の平面図である。

【図４】イメージセンサ２１の断面図である。

【図５】各ＬＥＤ素子による光の読取出力のレベル分布
を示すグラフである。

【図６】本実施例の作用を説明するグラフである。

【図７】本考案の他の構成例の電気回路図である。

【図８】第１の従来例の電気回路図である。

【図９】光源装置２の平面図である。

【図１０】イメージセンサ１の断面図である。

【図１１】他の従来例の光源装置２ａの電気回路図であ
る。

【符号の説明】

２１ イメージセンサ ２２ 光源装置 ２３ ＬＥＤ ２４ ＬＥＤ素子 Ｒ１〜Ｒｎ 電流制限抵抗 ＶＲ 可変抵抗

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動電流のオン／オフに対応して発光／
   消光する複数の発光素子が直線状に配列された配線基板
   と、 各発光素子からの光を読取り対象物に導くハウジング
   と、 前記配列方向両端付近の各発光素子を残余の発光素子よ
   りも高輝度に選んだことを特徴とする密着型イメージセ
   ンサの光源装置。
2. 【請求項２】 駆動電流のオン／オフに対応して発光／
   消光する複数の発光素子が直線状に配列された配線基板
   と、 各発光素子からの光を読取り対象物に導くハウジング
   と、 前記配列方向両端付近の各発光素子に当該発光素子の発
   光光量を調整する光量調整手段をそれぞれ設けたことを
   特徴とする密着型イメージセンサの光源装置。