JPH0730716A - 原稿読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一次元走査型原稿読み取り装置において、受
光センサ素子の素子数あるいは面積を大幅に削減するこ
とによりコストダウンを図り、画素の高密度化に際して
も受光センサチップ実装時の困難さを軽減するととも
に、レンズやミラーを用いた縮小光学系の装置に比べ、
極めて小型で光軸調整の不要な装置を実現する。 【構成】 一次元走査型原稿読み取り装置において、受
光センサアレイのアレイ数と一致した複数の光導波路部
２をアレイ状に配列した光導波路板１′を用いて原稿の
一次元像を受光センサアレイ素子へ導くよう構成したこ
とを特徴とする一次元走査型原稿読取用イメージセン
サ。前記光導波路板１′において、原稿側の窓のピッチ
に対し受光センサ側の窓のピッチを狭めることにより原
稿の幅の文字，画像情報を縮小し、原稿の幅より短い受
光センサ面上に照射するよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリ，イメー
ジスキャナ，複写機等の原稿読み取り部に使用される原
稿読み取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ファクシミリ，イメージスキャ
ナ，複写機等の原稿読み取り部に使用される原稿読み取
り装置の方式としては、大別して、縮小光学系と原稿の
幅より短い単一チップの一次元受光センサ素子を組合わ
せた方式のものと、原稿の幅と同じ幅に形成した長尺の
受光センサアレイ素子を原稿に密着させて読み取る方式
の、いわゆる密着型あるいは完全密着型イメージセンサ
とがある。密着型ではレンズ等を使用せず、受光センサ
素子を直接原稿面に密着させている。

【０００３】図９に縮小光学系を用いたものの構成概略
図を示す。ＬＥＤ(発光ダイオード)ライン光源12等の照
明手段によって原稿面を照らし、原稿の全幅の文字，画
像情報を縮小レンズ32を用いて縮小し、単一チップの一
次元受光センサ素子31の受光面上に結像させ読み取る構
成となっている。この構成では、原稿と一次元受光セン
サ素子31との距離を大きくとる必要があり、装置全体の
小型化の障害となる。一般的に、その光路長は300〜500
mm位である。そこで、装置を小型化するためミラー等を
使って光路を稼いでいるが、組立時に困難な光軸調整が
必要であり、また振動や熱による歪に対して弱い等の欠
点があった。

【０００４】一方、図10に従来の一般的に使用されてい
る密着型イメージセンサの概略断面図を示す。この構造
の密着型イメージセンサは、原稿面の文字，画像情報を
正立等倍結像光学系であるロッドレンズアレイ33を用い
て受光センサ面上に結像させる構成となっている。すな
わち、ＬＥＤライン光源12の照明により原稿11を照射
し、その原稿11からの反射光をロッドレンズアレイ33を
介して、少なくとも原稿と同じ幅を持つ一次元受光セン
サ素子34の受光面に結像させ、この画像を一次元受光セ
ンサ素子34により電気信号に変換し、センサ基板35ある
いは装置外に構成した出力回路や信号処理回路を経て外
部へ出力される。このロッドレンズアレイ33としては、
中心の屈折率が大きく、外側に向かうにつれて徐々に屈
折率が小さくなるような分布屈折率型の正立等倍結像光
学系をアレイ状に配列したものが一般的となっている。
この構成では、ロッドレンズアレイの光学系の共役長
(原稿面から受光センサ面までの距離)は十数〜数十mm程
度である。

【０００５】これに対し、さらに光路長を短くするた
め、受光センサを原稿面に対して極めて近接させること
により、結像光学系を用いずに原稿を読み取るような、
いわゆる完全密着方式がある。その概略断面図を図11に
示す。図11において、ＬＥＤライン光源12からの照明光
は受光センサ基板42を通過し、受光センサ素子44の裏面
から原稿11に照射され、その反射光を受光センサ素子44
におり電気信号に変換し検出する。この図11のような構
成で使用される受光センサ素子44は、透明な絶縁基板上
にアモルファスシリコン等の薄膜型受光センサ素子を一
次元アレイ状に形成したものである。この完全密着型イ
メージセンサは、上述の密着型イメージセンサに対し
て、結合光学系を用いないため装置の小型化，薄型化が
でき、またコストの点でも優位とされている。しかし、
焦点深度が浅いことや、受光センサ素子の保護層または
保護板を極めて薄くする(実効的には50〜100μm)必要が
あるため、保護層または保護板の強度に対する信頼性や
摩耗の問題、あるいは原稿通過時に発生する静電気によ
る受光センサ素子への影響といった問題が生じる。ま
た、密着型，完全密着型双方に共通な問題として原稿幅
と同じ長さの受光素子が必要なため、製造歩留まりが悪
く、コスト低減への障害となっている点があげられる。
さらに受光センサ素子として結晶半導体系のものを用い
た、いわゆるマルチチップ構成の場合、画素密度が上が
るとチップ間の継ぎ目の部分に隙間ができたりしてチッ
プ実装上の難点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たように、縮小型では装置全体の小型化ができず、また
組立時に高精度な光軸調整が必要であり、また光学系が
振動や熱による歪に対して弱い等の課題があった。ま
た、密着型，完全密着型では、原稿幅と同じ幅の受光セ
ンサ素子が必要なため、特に薄膜型センサでは製造歩留
まりが悪く、コスト低減への障害となっていることや、
結晶型のマルチチップ構成の受光センサ素子の場合、画
素の高密度化に伴い、チップ実装に高い精度が要求され
ることが課題となっている。さらに完全密着型では、受
光センサ素子の保護材の強度に対する信頼性や摩耗の問
題や、あるいは静電気による受光センサ素子への影響と
いった問題が生じる。本発明はこれらの問題を解決しよ
うとするもので、一次元走査型原稿読み取り装置におい
て、受光センサ素子のチップ数あるいは面積を大幅に削
減することによりコストダウンを図るとともに、レンズ
やミラーを用いた縮小光学系の装置に比べ、極めて小型
で光軸調整が容易で光軸の狂いの少ない原稿読み取り装
置を提供することを目的とする。また、一次元または二
次元の単一受光センサチップ、あるいは縮小型のマルチ
チップ構成により、チップ実装時の精度に冗長性を持た
せ、画素の高密度化にも対応可能とする。また、受光セ
ンサ素子の保護の問題や、静電気の影響といった問題の
ない原稿読み取り装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、一次元走査型原稿読み取り装置において、
受光センサアレイのアレイ数と一致した複数の光導波路
群を用いて原稿の一次元像を縮小し、受光センサ素子へ
導くように構成する。前記光導波路群において、像の入
射側の窓ピッチに対し出射側の窓のピッチを狭めること
により原稿の幅の画像情報を縮小し、原稿の幅より短い
受光センサ面に照射するように構成した。また、一次元
走査型原稿読み取り用イメージセンサにおいて、受光セ
ンサアレイのアレイ数と一致した複数の光導波路群を用
いて原稿の一次元像を二次元像に変換し、二次元受光セ
ンサ素子を用いて読み取るように構成したものである。

【０００８】

【作用】上記構成により、一次元走査型原稿読み取り装
置において、受光センサ素子のチップ数あるいは面積を
大幅に削減することによりコストダウンを図るととも
に、レンズやミラーを用いた縮小光学系の装置に比べ、
極めて小型で光軸調整の不要な装置を実現できる。ま
た、一次元または二次元の単一受光センサチップあるい
は縮小型のマルチチップ構成のため、チップ実装時の精
度に冗長性を持たせることができ、画素の高密度化にも
対応可能とする。また、受光センサ素子の保護の問題や
静電気の影響といった問題のない装置を実現することが
できるものである。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の第１の発明に対する一実施例
による光導波路板の斜視図である。図１において、１は
アレイ状に形成した光導波路アレイ、２は光導波路部、
３はクラッド部、４は光導波路を形成するための光導波
路形成基板兼下面クラッド層、５は上面クラッド層であ
り、光導波路アレイ１，光導波路形成基板兼下面クラッ
ド層４，上面クラッド層５からなるこのような構成の板
を光導波路板１′とする。また、６は一次元受光センサ
素子で、アモルファスシリコン等の薄膜型受光センサ素
子や結晶シリコン等の結晶半導体受光センサ素子等で形
成される。図１の実施例では、光導波路部２の数は15本
で、図に示すように光導波路部分を湾曲させることによ
り原稿面側の入射窓のピッチと受光センサ側の出射窓の
ピッチとを異ならしめ、原稿面の幅広の情報を入射側よ
り狭い幅の一次元受光センサ素子６上に投影する。この
とき、受光センサ素子のアレイ数は光導波路部２の数に
一致させてあり、入力解像度は光導波路板１′の原稿面
側の入射窓のピッチで決定される。以上の構成により、
一次元受光センサ素子６の長さを大幅に短縮できる。

【００１０】図２に選択光重合による当該光導波路板
１′の作製例を示す。この例では高分子光導波路を用い
ている。まず、図２(a)のように、光導波路部２より屈
折率の低い光導波路形成基板兼下面クラッド層４の上に
光導波路を形成するための高分子母材膜を形成する。例
えば、この母材膜としてポリカーボネイトにモノマであ
るアクリル酸メチルを混入したものを用いる。次に、図
２(b)のように、フォトマスク７を通して紫外線を照射
すると、モノマが重合され露光部分は化学的に安定な高
分子重合体となる。さらに、図２(c)のように、真空乾
燥により未露光部分のモノマを蒸発させるとクラッド部
(光重合部分)３に対して、この部分の屈折率が高くなり
光導波路部２を形成する。そして、最後に図２(d)のよ
うに上部クラッド層(上面クラッド層兼保護材)５を形成
し、光導波路板１′が形成される。光導波路としては、
このような有機薄膜系のものの他にも、ガラスやＬiＮb
Ｏ₃等の電気光学結晶，金属酸化物，半導体等を用いて
もよい。

【００１１】図３はこの光導波路板１′に一次元受光セ
ンサ素子６を実装した例の断面図を示す。この例では光
導波路板１′の出射側の端面に印刷等により配線パター
ン８を形成した後、受光部６′が光導波路アレイ１の出
射窓にくるよう一次元受光センサ素子６を光導波路板
１′に密着させ、同時に配線パターン８と電気的な接続
を行う。そして一次元受光センサ素子６の固定と保護の
ため、紫外線硬化樹脂９等により被覆する。この例で
は、一次元受光センサ素子６との電気的接続を光導波路
板１′の端面に直接形成した配線パターン８によって行
っているが、ＴＡＢ(Tape-Automated-Bonding)等の実装
法を用いてもよい。また、光導波路板１′と一次元受光
センサ素子６との間にレンズ等の結合光学系を用いて、
光導波路板１′と一次元受光センサ素子６とを離して配
置し、一次元受光センサ素子６は別基板に実装する構成
としてもよい。

【００１２】図４は上記光導波路板１′を用いた密着型
イメージセンサの断面図を示す。図中、11は原稿、12は
照明光源としてのＬＥＤを実装したＬＥＤライン光源、
10はそれらを固定する筐体である。この構成により、幅
の広い原稿のイメージ情報を幅の狭い受光センサ素子上
に投影する縮小光学系でありながらも、装置の小型化が
図れる。また、原稿幅と同じ長さのセンサ素子を必要と
する密着型，完全密着型イメージセンサに対しては受光
センサ素子の面積の大幅な縮小により低コストが図れ
る。

【００１３】図５は本発明の第２の発明に対する一実施
例による光導波路板の斜視図を示す。前記第１の発明の
実施例では、原稿幅のイメージ情報を単一の受光センサ
素子に導光していたが、より幅の広い原稿から読み取る
場合、原稿面と受光センサ素子までの距離を長くする
か、受光センサ素子の長さを長くしてイメージ情報の縮
小率を下げる等の方法をとる必要ある。前者の方法では
装置全体の大型化につながり、後者では受光センサ素子
の製造歩留まりを下げることにより、コストアップの原
因になる。これらの課題を同時に解決するため、図５の
ように全幅のイメージ情報を複数の受光センサ素子に分
割して読み取る。この場合、等倍結像系を用いた密着
型，完全密着型イメージセンサと違い、受光センサ素子
どうしを接触させて実装する必要がなく、画素密度が上
がっても受光センサ素子の切り出しや実装に高い精度を
必要とせず、実装工程の簡素化を図ることができ製造歩
留まりを向上できる。

【００１４】図６は本発明の第３の発明に対する一実施
例による光導波路群の斜視図を示す。図６において、21
は光ファイバー束、22は光ファイバー束21を保持，固定
する光ファイバー束固定用樹脂である。図のように、光
ファイバー束21の何本かを１列に並べ、それらを一方で
は一次元的につなぎ、他方では二次元的に配置すること
により一次元のイメージ情報を二次元に変換し、その像
を二次元受光センサ素子により検出することが可能とな
る。逆に、光ファイバーアレイの二次元側の面に二次元
イメージ情報を導き、光ファイバーアレイの一次元側に
一次元受光センサ素子を配置することにより、二次元イ
メージ情報を一次元的に検出することができるが、有用
なのは前者の場合であり、二次元イメージ情報を検出す
るためには直接二次元受光センサ素子に結像した方がよ
い。そのため、前者の利用形態とその利点について説明
する。

【００１５】イメージスキャナやファクシミリなどの走
査型画像入力装置においては、原稿の一次元的イメージ
情報を一次元受光センサ素子に対して相対的に移動させ
ることにより二次元的イメージを形成しているが、前記
一次元イメージセンサとしては、前述したように縮小型
と密着型あるいは完全密着型がある。縮小型は受光セン
サ素子の大きさは小さくなるが、光学系にレンズやミラ
ーを必要とし、その光学的調整が高精度に必要となる。
また、光学長も長いため装置の小型化に障害となる。一
方、密着型や完全密着型では原稿の幅と同じ幅の受光セ
ンサ素子が必要となり、素子面積の増大や製造歩留まり
の低下によりコストアップの原因となった。そこで、幅
広の一次元イメージ情報を光ファイバーアレイ束により
等倍に二次元的に変換する。そして、その変換された二
次元情報をレンズを用いて縮小し、二次元受光センサ素
子の受光面に結像する。その際、電気信号に変換された
イメージ情報を時経列的に読み取ることにより、一次元
イメージ情報として検出する。このとき使用する二次元
受光センサ素子の画素数としては数千画素でよく、ビデ
オカメラ用などに比べ、極めて少ない画素数であり、セ
ンサチップの大きさも極めて小さくてすむ。

【００１６】図７を参照して図６に光導波路群を用いた
撮像光学系の構成について詳細に説明する。図７におい
て、23は一次元イメージ情報を二次元的に変換する光導
波路群、24は二次元情報を縮小する縮小レンズ、25は二
次元受光センサ素子、12は原稿を照明するＬＥＤライン
光源、11は原稿、26は、二次元受光センサ素子25からの
出力信号を増幅あるいは補正等、適当な処理を行う信号
処理回路、27は二次元受光センサ素子25や信号処理回路
26の制御および駆動を行うタイミング発生駆動回路であ
る。原稿11の一次元的イメージ情報は光導波路群23によ
り二次元的に変換され、センサ面側に導かれる。当該二
次元像を縮小レンズ24により二次元受光センサ素子25に
縮小投影され、電気信号に変換され出力として取り出さ
れる。

【００１７】図８に光導波路分のセンサ面側の端面の構
造を示す。原稿面側から導かれた一次元イメージ情報は
折り重なるように二次元的に配置される。図８では光導
波路としてφ20μmの光ファイバー21本の光ファイバー
束21を１画素分として配列している。また、受光センサ
素子の画素の縦横の並びは、光ファイバー束21の縦横の
配列と等比率の配置とする。解像度は、この光ファイバ
ー束21の配列ピッチで決定され、この場合、200DPI程度
となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明の各実施例による構成により、一
次元走査型原稿読み取り装置において、受光センサ素子
のチップ数あるいは面積を大幅に削減することにより、
等倍の密着型あるいは完全密着型イメージセンサに比べ
コストダウンを図るとともに、レンズやミラーを用いた
縮小光学系の装置に比べ、極めて小型で光軸調整の不要
な装置を実現することができる。また、単一受光センサ
チップあるいは縮小型のマルチチップ構成のため、チッ
プ実装時の精度に冗長性を持たせることができる。さら
に、完全密着型イメージセンサのように受光センサ素子
を原稿に近接させることがないので、受光センサ素子の
保護の問題や静電気の影響といった問題のない装置を実
現することができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明の一実施例による光導波路
板の斜視図である。

【図２】本発明の第１の発明の一実施例による光導波路
板の製造法を示す図である。

【図３】本発明の第１の発明の一実施例による光導波路
板の断面図である。

【図４】本発明の第１の発明の一実施例による密着型イ
メージセンサの断面構造概略図である。

【図５】本発明の第２の発明の一実施例による光導波路
板の斜視図である。

【図６】本発明の第３の発明の一実施例による光導波路
群の斜視図である。

【図７】本発明の第３の発明の一実施例による原稿読み
取り装置のブロック図である。

【図８】本発明の第３の発明の一実施例による受光セン
サ側ファイバアレイ面を示す図である。

【図９】従来例による縮小型イメージセンサの概略構成
図である。

【図１０】従来例による密着型イメージセンサの断面構
造概略図である。

【図１１】従来例による完全密着型イメージセンサの断
面構造概略図である。

【符号の説明】

１…光導波路アレイ、 １′…光導波路板、 ２…光導
波路部、 ３…クラッド部、 ４…光導波路形成基板兼
下面クラッド層、 ５…上面クラッド層、 ６，31，34
…一次元受光センサ素子、 ６′…受光部、 ７…フォ
トマスク、 ８…配線パターン、 ９…紫外線硬化樹
脂、 10…筐体、 11…原稿、 12…ＬＥＤライン光
源、 21…光ファイバー束、 22…光ファイバー束固定
用樹脂、 23…光導波路群、 24，32…縮小レンズ、
25…二次元受光センサ素子、 26…信号処理回路、 27
…タイミング発生駆動回路、 35…センサ基板、 36…
カバーガラス、 41…ＬＥＤ回路基板、 42…受光セン
サ基板、 43…原稿ガイド、 44…受光センサ素子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿を照明する照明手段と、前記照明手
   段を駆動する駆動回路と、原稿からの反射光を検知して
   電気信号に変換する受光センサアレイ素子と、前記受光
   センサアレイ素子を駆動する駆動回路と、前記受光セン
   サアレイ素子に原稿からの反射光を導入する複数の光導
   波路をアレイ状に配列した光導波路板を具備した一次元
   走査型原稿読み取り装置において、 前記光導波路の原稿側の窓のピッチに対し受光センサ側
   の窓のピッチを狭めることにより原稿の幅の文字，画像
   情報を縮小し、原稿の幅より短い受光センサ面上に結像
   するよう構成したことを特徴とする原稿読み取り装置。
2. 【請求項２】 光導波路板において、光導波路の数を受
   光センサアレイ素子のアレイ数に一致せしめ、前記受光
   センサアレイ素子により原稿の全幅の画像情報を読み取
   るように構成したことを特徴とする請求項１記載の原稿
   読み取り装置。
3. 【請求項３】 光導波路板において、受光センサ側の光
   導波路の窓の並びの幅を単一の受光センサアレイ素子の
   幅に一致せしめ、前記受光センサアレイ素子により原稿
   の全幅の画像情報を読み取るように構成したことを特徴
   とする請求項１記載の原稿読み取り装置。
4. 【請求項４】 光導波路板において、受光センサ側の光
   導波路の窓の並びの全幅を複数に分割し、その分割した
   １つの部分の幅を単一の受光センサアレイ素子の幅に一
   致せしめ、複数の前記受光センサアレイ素子により原稿
   の全幅の画像情報を読み取るように構成したことを特徴
   とする請求項１記載の原稿読み取り装置。
5. 【請求項５】 原稿を照明する照明手段と、前記照明手
   段を駆動する駆動回路と、原稿からの反射光を検知して
   電気信号に変換する二次元受光センサアレイ素子と、前
   記受光センサアレイ素子を駆動する駆動回路と、前記二
   次元受光センサアレイ素子に原稿からの反射光を導入す
   る複数の光導波路をアレイ状に配列した光導波路群と、
   画像情報を縮小投影する縮小光学系とを具備した一次元
   走査型原稿読み取り装置において、 前記光導波路の入射側を一次元的に配列し、出射側を複
   数の束に分割し、当該出射側の各束を二次元的に配置す
   ることにより一次元画像情報を二次元的に変換せしめ、
   前記二次元受光センサアレイ素子にて原稿の全幅の画像
   情報を読み取るように構成したことを特徴とする原稿読
   み取り装置。
6. 【請求項６】 光導波路群において、前記光導波路を光
   ファイバーにて形成したことを特徴とする請求項５記載
   の原稿読み取り装置。