CN1210416A - 图像传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于,通过呈直线状配置的多个点发光元件来获得均匀的线光源。在导光体21上设置凹部21a来覆盖发光二极管5,而且,通过使凹部21a做成曲面,使从发光二极管5发出的光垂直地入射到导光体21中。

Description

图像传感器

本发明涉及例如用于传真装置的图像输入部等的图像传感器。

图10是表示特开平7-162586号公报所示的现有图像传感器的主要部分的结构图。图中，在决定各部件位置的框架1上固定玻璃板2。玻璃板2位于原稿3的移动面上。此外，在框架1上，LED基板4固定在与玻璃板2斜对着的位置上。多个点发光元件即发光二极管5呈直线状平行配置在LED基板4上，整体构成线光源。

在发光二极管5和玻璃板2之间，从发光二极管5发出的辐射光聚焦后固定在将光导向玻璃板2的矩形板状导光体6上。进而，在固定于框架1所定位置的传感器基板7上，与图像传感器的读取幅度相当、呈直线状平行配置传感器IC8。图像传感器8各有数mm长。在玻璃板2和传感器IC8之间设有正立等倍成像用的柱透镜组9。该柱透镜组9具有多个柱透镜，固定在框架1所定的位置上。

下面，说明工作原理。从发光二极管5发出来的光通过导光体6和玻璃板2照射到原稿3上。这时，因从发光二极管5发出来的光如图11和图12的箭头所示在导光体6内进行全反射，故防止了光的扩散，提高了照射到原稿3的光的照度。

此外，照射在原稿3上的光根据原稿3图像的浓淡进行反射，通过柱透镜组9的柱透镜，在传感器IC8上成像。根据反射光的强度，在传感器IC8上积蓄电荷，反射光强度的信息经传感器基板7输出。因此，通过原稿3在玻璃板2上移动，可以输出原稿3的整体图像信息。

其次，图13是表示例如特开平7-162586号公报所示的现有图像传感器的主要部分的结构图。图中，玻璃板2、基板12、反射镜13以及柱透镜组9定位并固定在框架11上。多个发光二极管5和多个传感器IC8呈直线状分别平行配置在基板12上。

在该例的图像传感器中，其发光二极管5和传感器IC8装在同一块基板12上，从发光二极管5发出的光经反射镜13反射后，照射在原稿3上。

其次，图14是表示例如特开平8-163320号公报所示的现有图像传感器的主要部分的结构图。图中，安装有玻璃板2和发光二极管5的导光体15以及搭载有柱透镜组9和传感器IC8的传感器基板16定位并固定在框架14上。导光体15除射出面15a外，全部由外罩17覆盖。此外，在导光体10的一部分外圆面上设置光扩散层(未图示)，使导光体15内的光向射出面15a反射。

在这样的图像传感器中，从发光二极管5入射到导光体15内的光经光扩散层和外罩17反射，再从射出面15a射出。从导光体15射出的光通过玻璃板2照射到原稿3上。此外，从原稿3反射的光通过柱透镜组9的柱透镜，在传感器IC8上成像。

在上述那样构成的现有图像传感器中，对于图10所示的图像传感器，如图11所示那样，当从发光二极管5呈辐射状射出的光入射到导光体6时，因向内侧折射，故各个发光二极管5的正上面变得特别亮，不能得到均匀的线光源，照射到原稿3上的光不均匀，从而使图面质量降低。

此外，对于图13所示的图像传感器，因从发光二极管5发出的光由反射镜13反射，故不能使光聚集后照射到原稿3上，从传感器基板12的输出小，从而使图面质量降低。

进而，对于图10和图13所示的图像传感器，因在玻璃板2和柱透镜组9之间存在有空间，故有时会有异物进入该空间内的光路上。这样，当光路上进入异物时，会出现图像浓淡信息的错误，使读取精度降低，图面质量下降。

进而还有，对于图10和图14所示的图像传感器，因从导光体6、15射出的光对导光体6、15的射出面有180的广角，故在具有朝向原稿3的光的成分之外，还有与玻璃板2平行朝向框架1、14的光的成分，从而使从发光二极管5发出的光的使用效率降低。在此，在图像传感器中，发光二极管5消耗的电力比传感器IC8还大，所以，光的使用效率降低，造成电力浪费。

本发明是为解决上述问题而提案的，其目的在于得到一种能够提高图面质量、能够防止读取精度降低、能够有效地利用光源发出的光并能够谋求节省能源的图像传感器。

与本发明第1方面有关的图像传感器包括：发出用来照射原稿的光的、多个呈直线状配置的点发光元件；接收原稿反射的光的受光元件；使原稿来的反射光在上述受光元件上成像的透镜体；设有多个将各点发光元件覆盖且具有使点发光元件来的光垂直入射的曲面的凹部、通过内部反射将点发光元件来的光导向原稿的导光体。

与本发明第2方面有关的图像传感器包括：基板；设在基板上、发出用来照射原稿的光的线光源；设在与该线光源相距一定间隔的基板上、从原稿接收反射光的受光元件；使原稿来的反射光在上述受光元件上成像的透镜体；在外圆面中至少一个面是由曲面构成、通过内部反射将线光源来的光导向原稿的与透镜体对面的部分上的导光体。

与本发明第3方面有关的图像传感器使用具有第1面和第2面的导光体，第1面就是与从线光源来的直射到原稿的与透镜体对面的部分上的光平行的平面，第2面就是与该第1面对面的曲面。

与本发明第4方面有关的图像传感器包括：发出用来照射原稿的光的线光源；从原稿接收反射光的受光元件；使原稿来的反射光在受光元件上成像的透镜体；具有在透镜体和原稿之间的空间内的射出侧端部、通过内部反射将线光源来的光导向原稿的导光体。

与本发明第5方面有关的图像传感器，在射出侧端部形成倾斜面，使在导光体内与原稿平行前进的光的成分向原稿反射。

与本发明第6方面有关的图像传感器，导光体是由树脂的成形品构成的。

图1是表示本发明实施形态1的图像传感器的主要部分的结构图。

图2是表示图1的导光体的正面图。

图3是表示本发明实施形态2的图像传感器的主要部分的结构图。

图4是表示本发明实施形态3的图像传感器的主要部分的结构图。

图5是表示本发明实施形态4的图像传感器的主要部分的结构图。

图6是表示本发明实施形态5的图像传感器的主要部分的结构图。

图7是表示图6的导光体的放大图。

图8是表示本发明实施形态6的图像传感器的主要部分的结构图。

图9是表示本发明实施形态7的图像传感器的主要部分的结构图。

图10是表示现有图像传感器的一例的结构图。

图11是表示图10的导光体的正面图。

图12是表示图11的侧面图。

图13是表示现有图像传感器的其它例的结构图。

图14是表示现有图像传感器的又一个其它例的结构图。

下面，使用附图说明本发明的实施形态。

实施形态1

图1是表示本发明实施形态1的图像传感器的主要部分的结构图。图2是表示图1的导光体的正面图。图中，在决定各部件位置的框架1上固定玻璃板2。玻璃板2位于原稿3的移动面上。此外，在框架1上，LED基板4固定在与玻璃板2斜对着的位置上。多个点发光元件、即发光二极管5呈直线状平行配置在LED基板4上，整体构成线光源。

在发光二极管5和玻璃板2之间，从发光二极管5发出的辐射光聚焦后固定在将光导向玻璃板2的矩形板状导光体21上。作为导光体21，例如使用丙烯等透明树脂的成形品。导光体21设有将各发光二极管5覆盖、截面呈半圆形的多个凹部(沟槽)21a，由发光二极管5发出的光无折射地垂直入射到导光体21上。

进而，在固定于框架1所定位置的传感器基板7上，与图像传感器的读取幅度相当、呈直线状平行配置多个传感器IC8，作为受光元件。图像传感器8各有数mm长。在玻璃板2和传感器IC8之间设有正立等倍成像用的柱透镜组9，作为透镜体。该柱透镜组9具有多个柱透镜(未图示)，固定在框架1所定的位置上。

下面，说明工作原理。从发光二板管5发出来的光通过导光体21和玻璃板2照射到原稿3上。这时，因从发光二极管5发出来的光在导光体21内进行全反射，故防止了光的扩散，提高了照射到原稿3的光的照度。

此外，照射在原稿3上的光根据原稿3图像的浓淡进行反射，通过柱透镜组9的柱透镜，在传感器IC8上成像。根据反射光的强度，在传感器IC8上积蓄电荷，反射光强度的信息经传感器基板7输出。因此，通过原稿3在玻璃板2上移动，可以输出原稿3的整体图像。

在这样的图像传感器中，因导光体21设有凹部21a，故从发光二极管5发出的光不折射地垂直入射导光体21。因此，即使利用导光体21将发光二极管5来的光聚集，也与没有导光体21的情况一样，可以均匀地照射原稿3，图像传感器输出的色散小，可以提高图面质量。此外，发光二极管5发出的光在向凹部21a入射时，会向导光体21的厚度方向折射，但该折射对于获得线光源没有坏的影响。因此，可以忽视导光体厚度方向的折射。

再有，在上述例中，使凹部21a在导光体21的厚度方向形成直线延伸的沟槽形状，但也可以使凹部成为半球状的坑洼。

实施形态2

图3是表示本发明实施形态2的图像传感器的主要部分的结构图。图中，玻璃板2、基板12、导光体22以及柱透镜组9定位并固定在框架11上。构成线光源的多个发光二极管5和多个传感器IC8相互隔开一定的间隔、呈直线状分别平行配置在基板12上。导光体22用于将发光二极管5发出的光聚集后导向原稿3，外圆面中的第1面22a和第2面22b以适当的曲率弯曲。

在这样的图像传感器中，通过使用弯曲的导光体22，可以将发光二极管5发出的光聚集并改变其方向。因此，可以将发光二极管5和传感器IC8搭载在同一块基板12上，而且，可以使传感器基板12的输出增大并提高S/N比，由此，可以提高图面质量。此外，通过将发光二极管5和传感器IC8搭载在同一块基板12上，削减了部件个数，同时组装也容易了。

再有，在上述例中，使用了呈直线状平行配置的点发光元件、即发光二极管，但也可以直接使用直线状发光部件作为线光源。

此外，导光体22的曲面22也可以由互相成钝角的多个平面组合构成多角形，但应尽量使其圆滑地弯曲，使光在导光体22内形成良好的全反射。

实施形态3

图4是表示本发明实施形态3的图像传感器的主要部分的结构图。图中，将发光二极管5发出的光聚集后导向原稿3的导光体23的射出侧端部23a延长后，插在玻璃板2和柱透镜组9之间。此外，导光体23具有对玻璃板2倾斜的平面状的第1面23b、和与该第1面23b对置并在入射侧端部弯曲的第2面23c。

在这样的图像传感器中，因导光体23的射出侧端部23a插在玻璃板2和柱透镜组9之间，故可以防止异物侵入该空间。因此，不会产生图像浓淡信息的错误，可以提高读取精度，可以提高图像质量。

此外，在发光二极管发出的光中，垂直进入原稿3照射部的成分沿原稿3垂直进入第1面23b，从发光二极管5向正上面和与照射部相反一侧反射的成分利用弯曲的第2面23c进行反射并进入导光体23内，所以，发光二极管5发出的全部光被反射回去的少了，可以降低反射损失。

实施形态4

在上述实施形态3中示出了发光二极管5和传感器IC8搭载在同一块基板12上的例子，但如图5所示，如果发光二极管5搭载在LED基板4上，也可以使导光体24的射出侧端部24a延长并插在玻璃板2和柱透镜组9之间，因此，也不会产生图像浓淡信息的错误，可以提高读取精度。

实施形态5

图6是表示本发明实施形态5的图像传感器的主要部分的结构图，图7是表示图6的导光体的放大图。图中，导光体25的射出侧端部25a插在玻璃板2和柱透镜组9之间。此外，在射出侧端部25a形成倾斜面25b，使在导光体25内与玻璃板平行前进的光的成分向原稿3反射。

在这样的图像传感器中，如图7的箭头所示，在导光体25内与玻璃板平行前进的光的成分通过倾斜面25b向原稿3反射，所以，可以有效地利用发光二极管5发出的光。因此，可以降低图像传感器的电力消耗，可以谋求节省能量。

实施形态6

图8是表示本发明实施形态6的图像传感器的主要部分的结构图。图中，将发光二极管5发出的光聚集后导向原稿3的导光体26的射出侧端部26a延长后，插在玻璃板2和柱透镜组9之间。此外，导光体26具有对玻璃板2倾斜的平面状的第1面26b、和面对该第1面26b并在入射侧端部弯曲的第2面26c。进而，在射出侧端部26a形成倾斜面26b，使在导光体26内与玻璃板平行前进的光的成分向原稿3反射。

在这样的图像传感器中，因导光体26的射出侧端部26a插在玻璃板2和柱透镜组9之间，故可以防止异物侵入该空间。因此，不会产生图像浓淡信息的错误，可以提高读取精度。

此外，在发光二极管5发出的光中，垂直进入原稿3照射部的成分沿第1面26b垂直进入原稿3，从发光二极管5向正上面和与照射部相反一侧反射的成分利用弯曲的第2面26c进行反射并进入导光体23内，所以，发光二极管5发出的全部光被反射回去的少了，可以降低反射损失。

进而，在导光体26内与玻璃板平行前进的光的成分通过倾斜面26b向原稿3反射，所以，可以有效地利用发光二极管5发出的光。因此，可以降低图像传感器的电力消耗，可以谋求节省能量。

实施形态7

图9是表示本发明实施形态7的图像传感器的主要部分的结构图。图中，玻璃板2、装有多个发光二极管5的导光体27、柱透镜组9、和搭载有传感器IC8的传感器基板16定位并固定在框架14上。导光体27除射出侧端部27a之外由外罩17覆盖。

此外，导光体27的射出侧端部27a插在玻璃板2和柱透镜组9之间。进而，在射出侧端部27a形成倾斜面27b，使在导光体27内与玻璃板2平行前进的光的成分向原稿3反射。进而还有，在导光体27的一部分外圆面上设有光扩散层(未图示)，使导光体27内的光向射出侧端部27a反射。

在这样的传感器中，从发光二极管5向导光体15入射的光经光扩散层和外罩17反射，接着从射出侧端部27a射出。从导光体27射出的光通过玻璃板2照射在原稿3上。此外，由原稿3反射的光通过柱透镜组9的柱透镜在传感器IC8上成像。

这时，因导光体27的射出侧端部27a插在玻璃板2和柱透镜组9之间，故可以防止异物进入该空间。所以，不会产生图像浓淡信息的错误，可以提高读取精度。此外，在导光体27内与玻璃板平行前进的光的成分通过倾斜面27b向原稿3反射，所以，可以有效地利用发光二极管5发出的光。因此，可以降低图像传感器的电力消耗，可以谋求节省能量。

再有，在上述实施形态2～7中，将导光体的入射端面做成平面形状，当然也可以设置象实施形态1所示那样的凹部。

此外，在上述例中，示出了以玻璃板2对原稿3的位置进行定位，但也可以省略玻璃板2。

进而，在上述例中，由树脂的成形品构成导光体，但也可以由例如玻璃等材料构成。

如上所述，本发明第1方面的图像传感器，因设有覆盖点发光元件的凹部、使点发光元件发出的光垂直入射到导光体，故即使利用导光体来聚集，点发光元件的光也同没有导光体一样，可以均匀地照射原稿3，使输出的色散减小，可以提高图面质量。

本发明第2方面的图像传感器，因导光体的外圆面中至少一个面由曲面构成、通过导光体将从与受光元件设在同一基板上的线光源发出来的光导向原稿的与透镜体对面的部分上，故提高了S/N比并提高了图面质量，可以削减部件个数，同时也容易组装。

本发明第3方面的图像传感器，因使用了具有与从线光源来的直射到原稿的与透镜体对面的部分上的光平行的平面、即第1面和与该第1面对面的曲面、即第2面的导光体，故在线光源发出的光中垂直进入原稿的成分沿第1面垂直进入原稿，其余的成分利用弯曲的第2面进行反射并进入导光体内，所以，线光源发出的全部光被反射回去的少了，可以降低反射损失，可以提高S/N比并提高图面质量。

本发明第4方面的图像传感器，因导光体的射出侧端部插在透镜体和原稿之间的空间内，故可以防止异物侵入上述空间，可以防止产生图像浓淡信息的错误，可以提高读取精度和提高图像质量。

本发明第5方面的图像传感器，因在射出侧端部形成倾斜面，使在导光体内与原稿平行前进的光的成分向原稿反射，故可以有效地利用线光源发出的光，由此可以提高图像质量，同时可以降低电力消耗并谋求节省能量。

本发明第6方面的图像传感器，因导光体是由树脂的成形品构成的，故能够容易制造出形状复杂的导光体。

Claims (6)

1．一种图像传感器，其特征在于，包括：

发出用来照射原稿的光的、多个呈直线状配置的点发光元件；

接收从上述原稿反射的反射光的受光元件；

使从上述原稿来的反射光在上述受光元件上成像的透镜体；

设有多个将上述各点发光元件覆盖且具有使上述点发光元件来的光垂直入射的曲面的凹部、通过内部反射将上述点发光元件来的光导向上述原稿的导光体。

2．一种图像传感器，其特征在于，包括：

基板；

设在该基板上、发出用来照射原稿的光的线光源；

设在与该线光源相距一定间隔的上述基板上、从上述原稿接收反射光的受光元件；

使从上述原稿来的反射光在上述受光元件上成像的透镜体；

在外圆面中至少一个面是由曲面构成、通过内部反射将上述线光源来的光导向上述原稿的与上述透镜体对面的部分上的导光体。

3．权利要求2记载的图像传感器，其特征在于，导光体具有第1面和第2面，该第1面就是与从线光源来的直射到原稿的与透镜体对面的部分上的光平行的平面，该第2面就是与该第1面对面的曲面。

4．一种图像传感器，其特征在于，包括：

发出用来照射原稿的光的线光源；

从上述原稿接收反射光的受光元件；

使上述原稿来的反射光在上述受光元件上成像的透镜体；

具有插在该透镜体和上述原稿之间的空间内的射出侧端部、通过内部反射将上述线光源来的光导向上述原稿的导光体。

5．权利要求4记载的图像传感器，其特征在于，在射出侧端部形成倾斜面，使在导光体内与原稿平行前进的光的成分向原稿反射。

6．权利要求1至权利要求5中任一项记载的图像传感器，其特征在于，导光体是由树脂的成形品构成的。

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