JPH07203124A - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＬＥＤアレイ光源とセンサ素子用とを共通の
基板上に実装して基板数を削減するとともに、実装作業
を効率化する。 【構成】 ＬＥＤアレイ光源２２を、センサ素子３６が
実装されている基板３４上に設け、ＬＥＤアレイ光源２
２から発せられた光を導くための光ガイド板２４（４
０）を、その一端がＬＥＤアレイ光源２４の近傍に来る
ように、また他端が原稿の読み取り位置Ｐの近傍に来る
ように配置する。光ガイド板２４は、アクリル樹脂を加
工して簡単に得ることができ、その中央を例えば９０°
の角度に曲折させた形状とする。ＬＥＤアレイ光源と光
ガイド板との間はＵＶ硬化樹脂で封止する。ＬＥＤアレ
イ光源から発せられた光は、光ガイド板の一端に入射
し、その内部で反射されながら、原稿の読み取り位置近
傍まで導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小型ファクシミリやコ
ピー機等において原稿読み取り装置として使用される密
着型イメージセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の密着型イメージセンサの概
略断面図である。図３では、密着型イメージセンサの長
手方向（主走査方向）に垂直な平面による断面を示して
いる。かかる密着型イメージセンサは、枠体５２と、原
稿面ガラス５４と、ＬＥＤアレイ光源５６と、セルフォ
ックレンズアレイ５８と、実装基板６２と光電変換手段
６４とを備えるものである。光電変換手段６４は多数の
センサ素子６４ａが形成されたセンサ基板６４ｂを含む
ものである。

【０００３】枠体５２は、各構成部材を一定の位置関係
を保って保持するものである。原稿面ガラス５４は枠体
５２の上部に設けられ、この原稿面ガラス５４上を原稿
が摺動する。

【０００４】光源５６は、光を原稿に照射するものであ
り、枠体５２の中心部に設けられている。光源５６は、
基板５６ａと、ＬＥＤからなる多数の発光素子５６ｂと
を有する。また、たとえばＡ４サイズ用のものでは、３
２個の発光素子５６ｂが主走査方向に沿って基板５６ａ
上に実装されている。この光源５６は、基板５６ａが原
稿面ガラス５４に対して略４５°傾いて、しかも発光素
子５６ｂが原稿の読み取り位置Ｐと一定距離を保つよう
に配置される。このように一定距離を持たすのは、発光
素子５６ｂが原稿面ガラス５４に近すぎると、原稿の読
み取り位置Ｐにおける照度の均一性が悪くなり、発光素
子５６ｂの真上のみが極端に明るくなってしまうからで
ある。尚、発光素子５６ｂは、耐湿性等の耐環境性を向
上させ、また、ボンディングワイヤ５６ｃを保護するた
めに、ポッティングにより樹脂封止されている。この樹
脂５６ｄにはレンズ効果を持たせて、光の指向性を良く
している。

【０００５】また、セルフォックレンズアレイ５８は、
光源５６が発し、原稿読み取り位置Ｐにおける原稿で反
射された反射光をセンサ素子６４ａに集束させるもので
あり、枠体５２の略中心部に設けられている。実装基板
６２は枠体５２の下部に設けられており、実装基板６２
上には多数のセンサ素子６４ａが主走査方向に沿って形
成されたセンサ基板６４ｂが配置されている。尚、図３
において、６６は、スペーサである。

【０００６】原稿面ガラス５４上に置かれた原稿を読み
取るには、まず、光源５６の発光素子５６ｂを発光さ
せ、その光を原稿の読み取り位置Ｐに照射する。する
と、その原稿の読み取り位置Ｐにおける原稿で反射され
た反射光は、セルフォックレンズアレイ５８によってセ
ンサ素子６４ａに集束される。センサ素子６４ａはその
反射光から１ライン分の画像を読み取って、電気信号に
変換して出力する。そして、原稿が副走査方向に摺動す
るにしたがって、センサ素子６４ａは１ラインずつ画像
を読み取り、原稿の全画像が電気信号として取り込まれ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図３に示すように、従
来の密着型イメージセンサは、原稿の読み取り位置Ｐに
おける光の照度を適切かつ均一にするために、光源５６
を実装するための基板５６ａが原稿面ガラス５４の下部
に略４５°傾いて配置されている。また、これとは別
に、セルフォックレンズアレイ５８の下側に光電変換手
段６４を実装した基板６２が設けられている。このよう
に一つの枠体中に二つの基板５６ａ、６２が必要となる
のでコストが嵩むとともに、各基板への素子の実装工程
が別々に行われることになるので、製造工程が煩雑化す
るという問題がある。本発明は上記事情に基づいてなさ
れたものであり、実装工程の簡略化を図ることができる
密着型イメージセンサを提供するこを目的とするもので
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
主走査方向に沿って複数の発光素子を配列した光源と、
原稿によって反射された前記光源からの光を集束する光
学系と、前記光学系で集束された光を電気信号に変換す
る光電変換手段とを有する密着型イメージセンサにおい
て、前記光源及び前記光電変換手段を同一基板上に設け
るとともに、前記光源が発した光を前記原稿の読み取り
位置の近傍へ導く光ガイド手段を設けたことを特徴とす
るものである。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記光ガイド手段は、透明な樹脂からなる
ことを特徴とするものである。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記透明な樹脂は、アクリルであることを
特徴とするものである。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１、２又は
３記載の発明において、前記光ガイド手段は、主走査方
向に垂直な断面が曲折した形状であることを特徴とする
ものである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明は前記の構成により、光源
をセンサ素子が実装される基板と同一の基板に設けたこ
とにより、光源と原稿読み取り位置との距離は従来のも
のよりも長くなるが、新たに設けた光ガイド手段が、光
源から発せられた光を原稿近傍まで無駄なく導くので、
原稿の読み取り位置において十分な照度を得ることがで
きる。

【００１３】請求項２記載の発明は前記の構成により、
光ガイド手段を透明な樹脂から構成することにより、樹
脂の高い屈折率によって、光源から発せられ光ガイド手
段の一端に入射した光は、樹脂の内部を反射しながら無
駄なく他端に達する。

【００１４】請求項３記載の発明は前記の構成により、
光ガイド手段を透明な樹脂であるアクリルから構成する
ことにより、光ガイド手段を容易に希望の形状に加工す
ることが可能となり、また、全体のコストを低く抑える
ことができる。

【００１５】請求項４記載の発明は前記の構成により、
樹脂の内部に入った光は樹脂の表面で反射しながら進行
するので、樹脂が曲折していても一端から他端へと光を
導くことができる。このように樹脂を曲折できることに
より、各構成部材の配置の自由度が高まる。

【００１６】

【実施例】以下に図面を参照しながら実施例について説
明する。図１は本発明の第一実施例の密着型イメージセ
ンサの概略断面図、図２は本発明の第二実施例の密着型
イメージセンサの概略断面図である。尚、図１及び図２
においては、密着型イメージセンサの長手方向（主走査
方向）に垂直な断面を示している。

【００１７】図１の密着型イメージセンサは、枠体１２
と、原稿面ガラス１４と、光源となるＬＥＤアレイ光源
２２と、ＬＥＤアレイ光源２２からの光を原稿の読み取
り位置まで導く光ガイド板２４と、光学系としてのセル
フォックレンズ３２と、実装基板３４と、センサ素子３
６ａが形成されたセンサ基板３６とを備えるものであ
る。この密着型イメージセンサは、Ａ４サイズ用のもの
であり、主走査方向の長さが約２３０ｍｍである。

【００１８】枠体１２は、各構成部材を一定の位置関係
に保って保持するものである。この枠体１２は、アルミ
ニウムやステンレス等の金属を押出成形することにより
得られる。原稿面ガラス１４は枠体１２の上部に設けら
れ、この原稿面ガラス１４上を原稿が摺動する。

【００１９】ＬＥＤアレイ光源２２は、ＬＥＤからなる
１６個の発光素子２２ａとそのボンディングワイヤ２２
ｂを有し、これらの発光素子２２ａは、センサ基板３６
が実装されているのと同じ基板３４上において、主走査
方向に沿って約１４ｍｍ間隔で一列に実装されている。

【００２０】光ガイド板２４は、１６個の発光素子２２
ａが発した光を導くものであり、その一方の端部は発光
素子２２ａに対向しおり、光を取り出す側の端部はセル
フォックレンズアレイ３２の近傍に配置されている。こ
の光ガイド板２４の材料としては、透明樹脂、たとえば
アクリル樹脂を用いる。アクリル樹脂は加工性がよく、
非常に安価であるという特徴がある。光ガイド板２４の
加工は成形又は切断によって行われ、また光ガイド板２
４には特別な端面処理を施す必要はない。本実施例の光
ガイド板２４は、枠体１２の下部に配置された基板３４
上に実装されている光源２２からの光を原稿の読み取り
位置Ｐまで導くために、図１に示すようにほぼ中央で９
０°の角度に曲折されている。

【００２１】光カップリング樹脂２６は、発光素子２２
ａと光ガイド板２４との間で光のカップリングロスを少
なくするように、すわなち発光素子２２ａが発した光を
効率よく光ガイド板２４に入射させるように、発光素子
２２ａと光ガイド板２４との間を封止するためのもので
ある。光カップリング樹脂２６としては、例えば透明な
ＵＶ硬化樹脂を用いる。ＵＶ硬化樹脂は、紫外線を照射
することによって簡単に硬化できるという特徴がある。

【００２２】セルフォックレンズアレイ３２は枠体１２
の略中心部に設けられており、光源２２の発光素子２２
ａが発し、原稿の読み取り位置Ｐにおける原稿で反射さ
れた反射光をセンサ素子３６ａに集束させるものであ
る。セルフォックレンズアレイ３２は、多数の光ファイ
バーを束ねて構成されている。セルフォックレンズアレ
イ３２としては、ファイバー径ｗが０．６ｍｍで焦点距
離（ＴＣ(total conjugate) 長）が９．１ｍｍである日
本板硝子製ＳＬＡ２０Ｄを使用する。ＴＣ長は、原稿読
み取り位置Ｐからセンサ素子３６ａまでの距離に対応す
る。尚、図１において、３８はスペーサである。

【００２３】センサ基板３６上に形成されたセンサ素子
３６ａは、ホトダイオードと、ブロッキングダイオード
とからなる。ホトダイオードは、セルフォックレンズア
レイ３２を介して入射してくる原稿からの反射光を電気
信号に変換するものであり、ブロッキングダイオード
は、各ホトダイオードからの画像情報に対応する電荷を
取り出す際のスイッチング素子として機能するものであ
る。

【００２４】上記のように、本実施例では、曲折した光
ガイド板２４を設けることにより、光源２２とセンサ基
板３６とを共通の基板３４上に実装することが可能とな
る。これにより、従来の密着型イメージセンサにおいて
必要であった光源専用の基板が不要となり、その分コス
トダウンを図ることができる。また、ベアチップダイボ
ンディング、ワイヤボンディング、樹脂ポッティングな
どの工程を、発光素子２２ａとセンサ基板３６について
一括して行うことができるので、工程を簡素化して生産
効率を向上させうるという利点がある。更に、基板３４
上に予め光源２２のリードをパターニングしておくこと
により、光源のリードの取り出しが不要になるという利
点もある。

【００２５】次に、本実施例の密着型イメージセンサの
動作について説明する。まず、原稿を、原稿面を下に向
けて原稿面ガラス１４上に置き、ＬＥＤアレイ光源２２
の発光素子２２ａを発光させると、その光は光カップリ
ング樹脂２６を介して効率よく光ガイド板２４に入る。
光は光ガイド板２４の内部で反射を繰り返しながら、略
図１の点線で示した経路に沿って進行し、この光ガイド
板２４によってセルフォックレンズアレイ３２の近傍に
効率よく導かれる。この光ガイド板２４の端面から取り
出された光のうち、一部は直接原稿面ガラス１４上の原
稿の読み取り位置Ｐを照射し、また他の一部は枠体１２
で反射されて原稿の読み取り位置Ｐを照射する。尚、光
ガイド板２４の端面から直接原稿に照射する光だけで
も、原稿の読み取り位置Ｐにおいて十分な照度を得るこ
とができる。

【００２６】この原稿の読み取り位置Ｐにおける原稿で
反射された反射光は、セルフォックレンズアレイ３２に
よってセンサ基板３６上のセンサ素子３６ａに集束す
る。センサ素子３６ａはその反射光から１ライン分の画
像を読み取って、電気信号に変換し出力する。そして、
原稿が副走査方向に摺動するにしたがって、センサ素子
３６ａは１ラインずつ画像を読み取り、原稿の全画像が
電気信号として取り込まれる。

【００２７】本実施例の密着型イメージセンサでは、光
源の発光素子が発した光を導く光ガイド板を設け、発光
素子と光ガイド板との間を光カップリング樹脂で封止し
たことにより、発光素子が発した光をセルフォックレン
ズアレイの近傍まで無駄なく導くことができるので、従
来のものに比べて発光素子の数を約半分に減らしても原
稿の読み取り位置において同程度の照度を得ることがで
きる。したがって、発光素子の数を従来のものに比べて
少なくすることによって、性能の低下をきたすことなく
コストダウンを図ることができる。尚、本実施例の密着
型イメージセンサでは、新たに光ガイド板を設けている
ため、この光ガイド板にかかるコストが心配となるが、
例えばアクリル等の材料を用いれば、光ガイド板にかか
るコストはほとんど問題とならない。

【００２８】ところで、従来、発光素子には、耐環境性
を向上させ、ボンディングワイヤを保護するためにポッ
ティングにより樹脂封止をする必要があった。しかし、
本実施例では、発光素子と光ガイド板との間をカップリ
ング樹脂で封止しているので、光カップリング樹脂に上
記のような耐環境性の向上、ボンディングワイヤの保護
という機能を持たせることができ、したがって、従来の
ようなポッティングによる発光素子の樹脂封止を行う必
要がなくなる。

【００２９】更に、本実施例では、ＬＥＤアレイ光源２
２をセンサ基板３６と同じ基板３４上に設け、その光を
光ガイド板２４によって導く構成としたことにより、光
源を原稿面ガラスに対して略４５°の角度で傾け、しか
も原稿読み取り位置から一定距離を保って配置した従来
のものに比べて、密着型イメージセンサの高さを低くす
ることが可能である。たとえば、セルフォックレンズア
レイとして、従来はファイバー径ｗが０．９ｍｍでＴＣ
長が１４．４ｍｍである日本板硝子製ＳＬＡ２０Ｂを使
用していたが、本実施例では、ファイバー径ｗが０．６
ｍｍでＴＣ長が９．１ｍｍである日本板硝子製ＳＬＡ２
０Ｄを使用することによって、原稿読み取り位置からセ
ンサ素子までの間隔が短くなり、密着型イメージセンサ
をより薄型でコンパクトなものとすることができる。ま
た、セルフォックレンズアレイは光ファイバーの径が小
さいものほど安価であるので、さらにコスト低下を図る
ことができる。

【００３０】図２は本発明の第二実施例の概略断面図で
ある。同図において、図１の密着型イメージセンサと同
一部分には同一符号を付してその説明を省略する。この
第二実施例では、光ガイド板４０の断面形状がほぼ平板
状となっている点が、図１の第一実施例の場合とは異な
る。

【００３１】尚、本発明は、上記の実施例に限定される
ものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が
可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
源である発光素子と光電変換手段であるセンサ基板とを
同一基板上に設けることにより、従来の密着型イメージ
センサにおいて必要とされた光源専用の基板が不要とな
り、コストを低減できるとともに、発光素子及びセンサ
基板の実装作業を一括して行うことができるので生産効
率を向上させることができ、また、光ガイド板を設ける
ことにより光源から発せられた光を有効に原稿まで導く
ことができるので、必要な発光素子の数が少なくて済む
密着型イメージセンサを提供することができる。

【００３３】また、光ガイド板をアクリルなどの透明な
樹脂から構成することにより、光ガイド板の形状を、例
えば断面形状がほぼ直角に曲折した形状などに容易に加
工でき、その配置の自由度が高まる密着型イメージセン
サを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例の密着型イメージセンサの
概略断面図である。

【図２】本発明の第二実施例の密着型イメージセンサの
概略断面図である。

【図３】従来の一例の密着型イメージセンサの概略断面
図である。

【符号の説明】

１２、５２ 枠体 １４、５４ 原稿面ガラス ３４、５６ａ、６２ 基板 ２２ａ、５６ｂ 発光素子 ２４、４０ 光ガイド板 ２６ 光カップリング樹脂 ３２、５８ セルフォックレンズアレイ ３６ａ、６４ａ センサ素子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主走査方向に沿って複数の発光素子を配
   列した光源と、原稿によって反射された前記光源からの
   光を集束する光学系と、前記光学系で集束された光を電
   気信号に変換する光電変換手段とを有する密着型イメー
   ジセンサにおいて、 前記光源及び前記光電変換手段を同一基板上に設けると
   ともに、前記光源が発した光を前記原稿の読み取り位置
   の近傍へ導く光ガイド手段を設けたことを特徴とする密
   着型イメージセンサ。
2. 【請求項２】 前記光ガイド手段は、透明な樹脂からな
   ることを特徴とする請求項１記載の密着型イメージセン
   サ。
3. 【請求項３】 前記透明な樹脂は、アクリルであること
   を特徴とする請求項２記載の密着型イメージセンサ。
4. 【請求項４】 前記光ガイド手段は、主走査方向に垂直
   な断面が曲折した形状であることを特徴とする請求項
   １、２又は３記載の密着型イメージセンサ。