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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtempfangs-Vorrichtung und einen Bildsensor, der für eine Leseeinrichtung verwendet wird, die ein Leseobjekt liest.
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Hintergrund
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In den letzten Jahren werden Bildabtaster für große Leseobjekte auf dem Bildabtaster-Markt benötigt. Um das Bild eines großen Leseobjekts zu lesen, muss ein Sensor in Leserichtung (Haupt-Abtastrichtung) verlängert werden. Mit der Verlängerung des Sensors wird die Verwendung einer einzelnen Platte zum Montieren eines Lichtempfangs-Elements-Sensorchips schwierig. Daher wird eine Struktur benötigt, bei der Platten kurzer Länge in einer Linie bzw. Reihe in Leserichtung angeordnet sind. Hierbei sind kleine Größen und hohe Genauigkeit des Montageabstands zwischen angrenzenden Sensorchips der Anordnung bzw. des Arrays der Sensorchips und Sensorplatinen wichtig, um fehlende Bereiche des Lesebilds zu minimieren und die Bildqualität zu verbessern.
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Bildabtaster, bei denen Sensorchips hochgenau montiert sind, sind beispielsweise die in Patentliteratur 1 bis 3 gezeigten. Patentliteratur 1 betrifft einen Bildabtaster, der Positionen von einer Vielzahl von Sensorplatinen einstellt. Patentliteratur 2 betrifft einen Bildabtaster, der Verbindungseinrichtungen aufweist, und zwar zum Verbinden von Sensorplatinen miteinander, um einen Schaden des Sensorchips zu verhindern. Patentliteratur 3 zeigt einen Bildabtaster, bei dem zwei benachbarte Sensorplatinen in einer Dickenrichtung überlappt werden, um einen Schaden des Sensorchips zu verhindern.
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Liste des Standes der Technik
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-150311
- Patentliteratur 2: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2013-150310
- Patentliteratur 3: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2015-5827
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Allerdings besteht bei den in Patentliteratur 1 bis 3 gezeigten Bildabtastern ein Problem dahingehend, dass eine hohe Genauigkeit beim Anordnen der Sensorchips zwischen den Sensorplatinen schwierig ist.
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben erwähnte Problem zu lösen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtempfangs-Vorrichtung und einen Bildsensor bereitzustellen, bei dem das Anordnen (Arraying) der Sensorchips zwischen den Sensorplatinen hochgenau erfolgt.
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Lösung des Problems
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Eine Lichtempfangs-Vorrichtung und ein Bildsensor gemäß der vorliegenden Erfindung weisen Folgendes auf:
- Eine Sensorplatinen-Anordnung, bei der eine Vielzahl von Sensorchips in einer Linie in Längsrichtung einer Sensorplatine arrayartig angeordnet sind und auf der Sensorplatine montiert sind; und
- eine Sensorplatte, bei der eine Vielzahl der Sensorplatinen-Anordnungen arrayartig angeordnet und in einer Linie in Längsrichtung montiert ist;
- wobei jeder Sensorchip der Vielzahl von Sensorchips eine Vielzahl von Pixeln aufweist, die in einer Linie in Längsrichtung ausgebildet ist; und wobei der Sensorchip an dem Längsende der Sensorplatinen-Anordnung nach außen von der Sensorplatine in Längsrichtung vorsteht, und zwar von den Längsenden der Sensorplatine aus;
- wobei gegenüberliegende Sensorchips der Vielzahl von Sensorchips, die an den Längsenden von den benachbarten Sensorplatinen-Anordnungen montiert sind, derart positioniert sind, dass Enden der gegenüberliegenden Sensorchips in einem vorbestimmten Abstand beabstandet sind; und
- wobei die Sensorplatine konvexe Bereiche aufweist, die in Längsrichtung an den Längsenden vorstehen; und
- wobei die Sensorchips auf den konvexen Bereichen montiert sind.
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Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Lichtempfangs-Vorrichtung und ein Bildsensor erhalten, bei dem die Sequenz bzw. Aufreihung der Sensorchips hochgenau ist, und zwar dadurch, dass ein Sensorchip auf konvexen Bereichen ausgebildet wird, die von den Sensorplatinen in Längsrichtung vorstehen, und dass Positionen der Sensorplatinen unter Verwendung der konvexen Bereiche der Sensorplatinen eingestellt werden.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen zeigen:
- 1: eine Außenansicht eines Bildsensors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 2: eine Explosionsansicht des Bildsensors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 3: eine YZ-Ebenen-Querschnittsansicht des Bildsensors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 4: eine Darstellung, die einen Lichteinrichtungs-Montagevorgang des Bildsensors gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 5: eine Darstellung, die einen Sensorchip gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 6: eine XY-Ebenen-Ansicht einer Sensorplatine gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 7: eine XZ-Ebenen-Ansicht von Sensorplatinen (Lichtempfangs-Vorrichtung), die in einer Reihe bzw. Linie auf einer Sensorplatte gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
- 8: eine XY-Ebenen-Ansicht der Sensorplatinen (Lichtempfangs-Vorrichtung), die in einer Reihe auf einer Sensorplatte angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 9A: eine Darstellung, die einen Sensorplatinen-Anordnevorgang der Sensorplatinen zeigt, die auf einer Sensorplatte in einer Reihe angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 9B: eine Darstellung, die den Sensorplatinen-Anordnevorgang der Sensorplatinen zeigt, die in einer Reihe auf einer Sensorplatte angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 9C: eine Darstellung, die den Sensorplatinen-Anordnevorgang der Sensorplatinen darstellt, die in einer Reihe auf einer Sensorplatte gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung angeordnet sind;
- 10A: eine Darstellung, die den Sensorplatinen-Anordnevorgang der Sensorplatinen darstellt, die in einer Reihe auf einer Sensorplatte angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 10B: eine Darstellung, die den Sensorplatinen-Anordnevorgang der Sensorplatinen darstellt, die in einer Reihe auf einer Sensorplatte angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 10C: eine Darstellung, die den Sensorplatinen-Anordnevorgang der Sensorplatinen darstellt, die in einer Reihe auf einer Sensorplatte angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 11: eine YZ-Endansicht der Sensorplatinen (Lichtempfangs-Vorrichtung), die in einer Reihe auf einer Sensorplatte angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 12: einen Montagevorgang der transparenten Platte zum Montieren einer transparenten Platte auf den Bildsensor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
- 13: eine XY-Ebenen-Ansicht von Sensorplatinen (Lichtempfangs-Vorrichtung), die in einer Reihe angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
- 14: eine XY-Ebenen-Ansicht, die die Pixelinterpolation der Sensorplatinen (Lichtempfangs-Vorrichtung) beschreibt, die in einer Reihe angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
- 15: eine XY-Ebenen-Ansicht von Sensorplatinen (Lichtempfangs-Vorrichtung), die in einer Reihe angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
- 16: eine Darstellung, die einen Sensorchip gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- 17: eine XY-Ebenen-Ansicht, die die Pixelinterpolation der Sensorplatinen (Lichtempfangs-Vorrichtung) erklärt, die in einer Reihe angeordnet sind, und zwar gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Ausführungsform 1
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Unter Verwendung der Zeichnungen werden im Folgenden ein Bildsensor gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung und ein Herstellungsvorgang hiervon beschrieben. In Ausführungsform 1 umfasst die Beförderung bzw. der Transport eines Leseobjekts bzw. eines zu lesenden Objekts einen Fall, bei dem der Bildsensor selbst bezogen auf das Leseobjekt befördert wird und zusätzlich einen Fall, bei dem das Leseobjekt selbst befördert wird.
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In den Zeichnungen für Ausführungsform 1 sind drei Achsen, die mit X, Y und Z bezeichnet sind, senkrecht zueinander. X zeigt eine X-Achse an und zeigt eine Hauptabtastrichtung des Bildsensors an (Längsrichtung des Bildsensors). Y zeigt eine Y-Achse an und zeigt eine Neben-Abtastrichtung des Bildsensors an (Transportrichtung des Leseobjekts, laterale Richtung des Bildsensors). Z zeigt eine Z-Achse an und zeigt die Tiefe einer Fokusrichtung des Bildsensors an (Dickenrichtung des Bildsensors). Die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse stehen senkrecht zueinander. Es wird angenommen, dass der Ursprung der X-Achse das Zentrum der Länge des Bildsensors in Hauptabtastrichtung ist. Der Ursprung der Y-Achse wird als das Zentrum des Bildsensors in der Neben-Abtastrichtung angenommen. Der Ursprung der Z-Achse wird als eine Oberfläche einer transparenten Platte 13 angenommen, die später beschrieben wird. Ferner wird bei Ausführungsform 1 eine Lesebreite des Bildsensors so angenommen, dass sie die Länge des Lesebereichs des Bildsensors in der Hauptabtastrichtung anzeigt. In den Zeichnungen sind gleichen oder äquivalenten Komponenten die gleichen Bezugszeichen zugeordnet.
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Bezugnehmend auf 1 bis 3 wird eine Konfiguration des Bildsensors gemäß Ausführungsform 1 beschrieben. Ein Lichtleiter 1 ist aus einem transparenten Harz ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung („die Längsrichtung des Lichtleiters“ entspricht der Hauptabtastrichtung des Bildsensors). Der Lichtleiter 1 ist säulenförmig und weist eine zylindrische Seitenform auf, wobei Endflächen hiervon in Längsrichtung kreisförmig sind. Die Seitenform des Lichtleiters 1 ist jedoch nicht auf die eines Zylinders beschränkt und die Endflächen des Lichtleiters 1 in der Längsrichtung sind nicht auf eine Kreisform beschränkt.
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Eine Lichtquelle 2 ist ein Lichtquellenelement, wie beispielsweise eine LED-Lichtquelle, die Licht in zumindest eine Endfläche des Lichtleiters 1 in Längsrichtung hinein emittiert. Die Lichtquelle 2 kann an der anderen Endfläche des Lichtleiters 1 in Längsrichtung angeordnet sein. Lichtemittierende Oberflächen von jeder Lichtquelle 2 sind so angeordnet, dass sie Längsendflächen des Lichtleiters 1 gegenüberliegen. Die Lichtquelle 2 weist ein Befestigungselement und einen Anschluss zum Ansteuern des Lichtquellen-Antriebs auf der Rückseite der lichtemittierenden Oberfläche auf.
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Eine Lichtquellen-Platine 3 ist eine Platte bzw. Platine zum Befestigen und Ansteuern der Lichtquelle 2. Ferner ist diese eine Harzplatine wie beispielsweise eine plattenartige Glas-Epoxid-Platine oder eine Metallplatine, unter Verwendung eines Metalls, wie beispielsweise plattenartigem Aluminium oder Kupfer. Die Lichtquellen-Platine 3 erstreckt sich in YZ-Ebenenrichtung. Die Lichtquellen-Platine 3 weist ein Metallpad auf, das dem Anschluss der Lichtquelle 2 entspricht und die Lichtquelle 2 ist an der Lichtquellen-Platine 3 mit einem Haftmittel mittels Lötens oder dergleichen befestigt. Die Lichtquellen-Platine 3 weist eine wärmeabstrahlende Fläche auf der Rückseite der Lichtquellen-Befestigungsfläche auf.
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Ein Wärmeableitungs-Flächenkörper 4 ist so angeordnet, dass er die wärmeabstrahlende Fläche der Lichtquellen-Platine 3 berührt, ist aus einem flächenelementartigen Wärmeleiter ausgebildet, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, und erstreckt sich in YZ-Ebenenrichtung.
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Eine Wärmeableitungs-Platte 5 ist eine plattenartige oder blockartige Platte bzw. Platine, die aus einem Material mit guter Wärmeableitung hergestellt ist, wie beispielsweise ein metallischer Flächenkörper. Die Wärmeableitungs-Platte 5 ist an der Rückseite der Kontaktfläche der Lichtquellen-Platine 3 des Wärmeableitungs-Flächenkörpers 4 angebracht, um die Wärmestrahlungs-Leistung zu erhöhen. Außerdem kann die Wärmeableitungs-Platte 5 natürlich die Wärmeableitung dadurch verbessern, dass eine Rippenstruktur auf einer Fläche ausgebildet ist, die von der Befestigungsfläche an den Wärmeableitungs-Flächenkörper 4 verschieden ist.
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Eine Halterung 6 ist blockförmig und aus einem einfach verformbaren Material wie beispielsweise Harz hergestellt. Die Halterung 6 weist ein Loch auf, um den Lichtleiter 1 an der Endfläche in X-Richtung zu halten. Außerdem weist die Halterung 6 einen Haltemechanismus auf, und zwar zum Überlappen und Befestigen der Lichtquellen-Platine 3, des Wärmeableitungs-Flächenkörpers 4 und der Wärmeableitungs-Platte 5 in X-Richtung auf der Rückseite der Endfläche in X-Richtung.
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Ein Gehäuse 7 ist ein Rahmen, der aus einem einfach verformbaren Material, wie beispielsweise Harz oder Metall hergestellt ist. Das Gehäuse 7 weist an dem zentralen Bereich in Y-Richtung einen Schlitz auf, der sich in X-Richtung erstreckt. Außerdem weist das Gehäuse 7 eine Stufe an der einen Endfläche in Z-Richtung auf, die die transparente Platte 13 stützt, und eine weitere Stufe an der anderen Endfläche in Z-Richtung auf, die eine Sensorplatte 11 stützt.
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Ein Abbildungselement 8 ist ein arrayartig angeordnetes optisches Element, beispielsweise eine Stablinsen-Anordnung (Array), eine Mikrolinsen-Anordnung (Array oder dergleichen), das Bildinformationen von einem Leseobjekt sammelt und abbildet. Ferner kann ein Abbildungselement 8 eine Kombination einer Vielzahl von optischen Elementen sein (beispielsweise ein abbildendes optisches System, bei dem eine Gruppe von Spiegeln und Linsen kombiniert wird). Eine optische Achse einer Linse ist in Z-Richtung angeordnet und die Anordnung (Array) erstreckt sich in X-Richtung. Das Abbildungselement 8 wird in Ausführungsform 1 als eine Stablinsen-Anordnung bzw. Stablinsen-Array beschrieben. Die Stablinsen-Anordnung sind mehrere aufgerichtete Stablinsen mit gleicher Vergrößerung, die in der Hauptabtastrichtung des Bildsensors arrayartig angeordnet sind und mittels des Rahmens befestigt sind. Der Einfachheit halber ist bei Ausführungsform 1 lediglich eine boxartige äußere Form dargestellt, die in der Hauptabtastrichtung verlängert ist.
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Wie in 5 dargestellt, ist ein Sensorchip 9 ein plattenartiges Lichtempfangs-Element, erstreckt sich in XY-Ebenenrichtung und hat die Funktion, Licht in ein elektrisches Signal umzuwandeln. 5 ist eine Darstellung, die einen Sensorchip gemäß Ausführungsform 1 darstellt. Auf dem Sensorchip 9 sind Pixel 9a angeordnet, die Licht in ein elektrisches Signal umwandeln, wobei diese in einer Linie bzw. Reihe in X-Richtung angeordnet sind, das heißt in Längsrichtung („die Längsrichtung des Sensorchips 9“ entspricht der Hauptabtastrichtung des Bildsensors). Mindestens eine Reihe der Pixel 9a, die in einer Linie angeordnet sind, ist angeordnet. Falls nötig ist eine Vielzahl von Reihen parallel in Y-Richtung angeordnet. Der Einfachheit halber ist bei Ausführungsform 1 lediglich die boxartige Außenform dargestellt, die sich in Hauptabtastrichtung erstreckt. Außerdem sind eine Vielzahl von elektrischen Anschlusspads 9b angeordnet, die das elektrische Signal aus dem Sensorchip 9 herausführen, das aus dem von den Pixeln 9a empfangenen Lichts umgewandelt worden ist. Diese sind an einer Position angeordnet, die von dem linear ausgebildeten Pixeln 9a in Y-Richtung getrennt ist, das heißt in lateraler Richtung getrennt ist („die laterale Richtung des Sensorchips 9“ entspricht der Neben-Abtastrichtung des Bildsensors).
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Eine Sensorplatine 10 und die Sensorplatte 11, die die Sensorplatine 10 befestigt, werden unter Bezugnahme auf 6, 7, 8 und 11 detaillierter beschrieben.
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Die Sensorplatine 10 ist eine plattenartige Leiterplatte, die sich in XY-Ebenenrichtung erstreckt. Die Sensorplatine 10 weist Folgendes auf: Eine Sensorchip-Montagefläche 10a, einen konvexen Bereich 10b, wobei beide Enden hiervon an der X-Richtungsseite in X-Richtung vorstehen, eine Positionierungs-Bohrung 10c und einen Verbinder 10d. Die Sensorchip-Montagefläche 10a ist eine rechteckige Fläche, die sich in X-Richtung erstreckt. Die Vielzahl von Sensorchips 9 sind in diesem Bereich in einer Reihe bzw. Linie in X-Richtung angeordnet. Der Sensorchip 9 ist auf der Sensorchip-Montagefläche 10a durch Kleben, Löten oder dergleichen montiert. Es ist mindestens eine Reihe von Sensorchips 9 angeordnet. Wenn nötig, ist eine Vielzahl von benachbarten Reihen in Y-Richtung parallel in X-Richtung angeordnet. Der konvexe Bereich 10b ist bei der Sensorchip-Montagefläche 10a enthalten und an den Enden in X-Richtung angeordnet. Der konvexe Bereich 10b ist an benachbarten Flächen der Sensorplatinen 10 angeordnet. Außerdem kann ein äußeres Ende der Sensorplatte 10, das an einer äußersten Seite angeordnet ist, eine nicht-konvexe Form aufweisen. Die Positionierungs-Bohrung 10c ist in einer Fläche angeordnet, die sich von der Sensorchip-Montagefläche 10a und dem konvexen Bereich 10b unterscheidet. Die Positionierungs-Bohrung 10c dient dazu, die Sensorplatine 10 an der Sensorplatte 11 zu befestigen. Folglich sind vorzugsweise zwei Positionierungs-Bohrungen 10c angeordnet. Der Verbinder 10d ist ein Verbinder zum Zuführen von Energie, zum Ansteuern und zum Ausgeben von Bildinformationen und ist an der Rückseite der Sensorchip-Montagefläche 10a der Sensorplatine 10 montiert. Außerdem wird eine Anordnung der Sensorplatine 10, bei dem der Sensorchip 9 auf dieser angeordnet (montiert) ist, als eine Sensorplatinen-Anordnung bezeichnet.
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Die Sensorplatte 11 ist ein steifes Plattenelement, das aus einem Metall, wie beispielsweise Aluminium, Keramik oder Glas ausgebildet ist, das sich in XY-Ebenenrichtung erstreckt und eine Vielzahl von Sensorplatinen 10 befestigt. Die Sensorplatte 11 weist eine Positionierungs-Bohrung 11b und eine fixierte Bohrung 11a auf. Die Positionierungs-Bohrung 11b hat eine Größe und eine Positionsrelation, die der Positionierungs-Bohrung 10c der Sensorplatte 10 entspricht. Eine Vielzahl von den Sensorplatinen 10 ist in einer Reihe bzw. Linie in X-Richtung arrayartig angeordnet (montiert). Die Sensorplatine 10 ist durch Kleben, Löten oder dergleichen an der Sensorplatte 11 befestigt. Es ist zumindest eine Reihe von den Sensorplatinen 10 angeordnet. Es kann nötig sein, eine Vielzahl von benachbarten Reihen in Y-Richtung parallel in X-Richtung anzuordnen.
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Eine Anordnung der Sensorplatte 11 in einem Zustand, bei dem die Sensorplatine 10 auf dieser montiert (befestigt) ist, wird als Lichtempfangs-Vorrichtung bezeichnet. Mit anderen Worten ist die Lichtempfangs-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1 die Sensorplatte 11 in einem Zustand, bei dem die Sensorplatte 10 montiert (befestigt) ist. Mit anderen Worten weist die Lichtempfangs-Vorrichtung die Sensorplatte 11 und die Sensorplatine 10 (die Sensorplatinen-Anordnung) auf, auf der der Sensorchip 9 montiert ist.
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Eine Schraube 12 befestigt die Sensorplatine 10, die Sensorplatine 11 und das Gehäuse 7 miteinander. Selbstverständlich kann die Anzahl der Positionierungs-Bohrungen 10c der Positionierungs-Bohrungen 11b und der Schrauben 12 abhängig von der Größe des Bildsensors geeignet verändert werden.
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Die transparente Platte 13 ist eine transparente Platte, die aus Glas oder transparentem Harz ausgebildet ist, die sich in XY-Richtung erstreckt und die an dem offenen Bereich des Gehäuses 7 befestigt ist. Da ein Leseobjekt, wie beispielsweise ein Manuskript, ein Geldschein oder dergleichen auf der transparenten Platte 13 in Y-Richtung befördert bzw. transportiert wird, ist die Oberfläche der transparenten Platte 13 wünschenswerterweise glatt. Außerdem ist die transparente Platte 13 auf der Seite von Bildabtastern, wie beispielsweise einem Kopierer, einer Multifunktionsmaschine oder dergleichen montiert, an dem der Bildsensor gemäß Ausführungsform 1 montiert ist. Es ist auch denkbar, dass die transparente Platte 13 nicht auf der Seite des Bildsensors montiert ist.
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Das Lichtleiter-Halteelement 14 ist ein Plattenelement, das sich in X-Richtung erstreckt und eine gekrümmte Fläche entlang der lateralen Form des Lichtleiters 1 und eine Ebene entlang der Innenfläche des Gehäuses 7 aufweist. Das Lichtleiter-Halteelement 14 ist in Kombination mit dem Lichtleiter 1 in dem Gehäuse 7 untergebracht.
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Im Folgenden wird der Betrieb des Bildsensors gemäß Ausführungsform 1 beschrieben.
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Die Lichtquelle 2 ändert elektrische Energie, die von außen angelegt wird, zu Licht, um Licht zu emittieren. Das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht dringt in das Innere des Lichtleiters 1 von dem Längsende des zugewandten Lichtleiters ein. Ferner wird das Licht im Inneren des Lichtleiters 1 in Längsrichtung geführt bzw. geleitet. Mit anderen Worten reflektiert das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht wiederholt von den Wandoberflächen des Lichtleiters 1 und bewegt sich in Längsrichtung vorwärts. Das Licht, das im Inneren des Lichtleiters 1 geführt bzw. geleitet wird, wird von der Seitenfläche des Lichtleiters 1 als ein lineares Lichtmuster von dem Lichtleiter 1 emittiert, und zwar aufgrund eines Weißdruckmusters oder eines konvexen/konkaven Streubereichs, der entlang der Längsrichtung des Lichtleiters 1 ausgebildet ist. Das von dem Lichtleiter 1 emittierte Licht reflektiert von der Oberfläche des Leseobjekts und ein Teil des reflektierten Lichts wird auf dem Sensorchip 9 mittels des Abbildungselements 8 zu einem Bild ausgebildet. Der Sensorchip 9 führt eine fotoelektrische Umwandlung des bildausbildenden Lichts durch und gibt das aus dem Licht umgewandelte elektrische Signal als Bildsignal mittels eines Verbinders nach außen aus.
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Im Folgenden wird ein Herstellungsverfahren des Bildsensors gemäß Ausführungsform 1 beschrieben. Da in Haupt-Abtastrichtung und in Neben-Abtastrichtung des Bildsensors gemäß Ausführungsform 1 Symmetrie vorliegt, werden manche Vorgänge lediglich unter Verwendung von Komponenten einer Seite beschrieben.
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Die Grundkonfiguration der Vorgänge der Herstellungsverfahren des Bildsensors weist folgende Vorgänge auf: einen Lichteinrichtungs-Zusammenbauvorgang, einen Abbildungselement-Anordnevorgang, einen Lichteinrichtungs-Montagevorgang, einen Sensor-(Lichtempfänger)-Anordnevorgang, einen Sensorplatinen-Anordnevorgang und einen Sensor-Montagevorgang. Bei diesen Prozessen muss der Lichteinrichtungs-Zusammenbauvorgang vor dem Lichteinrichtungs-Montagevorgang durchgeführt werden. Ferner müssen der Sensor-Anordnevorgang und der Sensorplatinen-Anordnevorgang vor dem Sensor-Montagevorgang durchgeführt werden. Außerdem muss der Abbildungselement-Anordnevorgang vor dem Lichteinrichtungs-Montagevorgang durchgeführt werden, wenn das Abbildungselement 8 nach dem Lichteinrichtungs-Montagevorgang schwierig zu montieren ist. Im Folgenden wird jeder Vorgang beschrieben.
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Der Lichteinrichtungs-Zusammenbauvorgang und der Abbildungselement-Anordnevorgang werden unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. Bei dem Lichteinrichtungs-Zusammenbauvorgang werden die Längsenden des Lichtleiters 1 in ein Einsetzloch der Halterung 6 eingesetzt und an der Halterung 6 befestigt. Ferner wird das Lichtleiter-Halteelement 14 entlang der gekrümmten Fläche des Lichtleiters 1 angebracht. Die Lichtquellen-Platine 3, der Wärmeableitungs-Flächenkörper 4 und die Wärmeableitungs-Platte 5 sind an der anderen Seite der Einsetzseite des Lichtleiters 1 angeordnet, und zwar an der anderen Seite der Halterung 6. Die Lichtquellen-Platine 3 ist derart befestigt, dass die Lichtquelle 2 dem Längsende des Lichtleiters 1 gegenüberliegt bzw. diesem zugewandt ist. Das Längsende des Lichtleiters 1 liegt der Lichtquelle 2 gegenüber und ist über die Halterung 6 in einem geeigneten Abstand von der Lichtquelle 2 versetzt. Der Wärmeableitungs-Flächenkörper 4 ist an der Rückseite der befestigten Fläche der Lichtquelle 2 auf der Lichtquellen-Platine 3 angebracht. Ferner ist die Wärmeableitungs-Platte 5 an der Rückseite der Befestigungsfläche der Lichtquellen-Platine 3 des Wärmeableitungs-Flächenkörpers 4 angebracht. Haftfestigkeit und Wärmeableitung in X-Richtung werden dadurch verbessert, dass die Lichtquellen-Platine 3, der Wärmeableitungs-Flächenkörper 4 und die Wärmeableitungs-Platte 5 integral in Eingriff kommen, und zwar mittels eines Halters, der in der Halterung 6 angeordnet ist. Auf diese Weise werden unter Verwendung der Halterung 6 der Lichtleiter 1, die Lichtquellen-Platine 3, der Wärmeableitungs-Flächenkörper 4 und die Wärmeableitungs-Platte 5 zusammengebaut. Folglich kann allein durch Verwenden der Halterung 6 eine Lichteinrichtung erreicht werden, bei der eine optische Achse einfach und genau ausgerichtet werden kann. Das Lichtleiter-Halteelement 14 unterdrückt Ablenkung und Verkrümmung aufgrund des Gewichts des Lichtleiters 1, der ein langes und dünnes Stabelement ist, und behält den Abstand zwischen dem Lichtleiter 1 und dem Gehäuse 7 geeignet bei. Eine Lichteinrichtung 101 weist Folgendes auf: Den Lichtleiter 1, die Lichtquelle 2, die Lichtquellen-Platine 3, den Wärmeableitungs-Flächenkörper 4, die Wärmeableitungs-Platte 5, die Halterung 6 und das Lichtleiter-Halteelement 14.
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Der Abbildungselement-Anordnevorgang ist ein Vorgang, um das Abbildungselement 8 an dem Schlitzbereich (Öffnung, die sich in X-Richtung erstreckt) des Gehäuses 7 zu befestigen. Die Brennpunkte des Abbildungselements 8 liegen an beiden Seiten des Abbildungselements 8 in Z-Richtung vor. Unter Verwendung einer Befestigung mittels Haftmittels oder Klebebands ist der eine Brennpunkt auf der einen Seite auf dem Sensorchip 9 positioniert, der später montiert wird, und der andere Brennpunkt ist auf der anderen Seite auf der Transportebene des Leseobjekts positioniert. Das Positionieren des Abbildungselement 8 in X-Richtung und Y-Richtung wird durch den Schlitz vorgegeben oder dadurch, dass ein Einstellmechanismus separat für das Gehäuse 7 ausgebildet ist.
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Der Lichteinrichtungs-Montagevorgang wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Bei dem Lichteinrichtungs-Montagevorgang wird die Halterung 6 und das Lichtleiter-Halteelement 14 der Lichteinrichtung 101 an dem Gehäuse 7 montiert und angebracht, und zwar unter Verwendung der Positionierfläche, die an dem X-Richtungs-Ende des Gehäuses 7 angeordnet ist. 4 stellt einen Fall dar, bei dem der Lichteinrichtungs-Montagevorgang nach dem Abbildungselement-Anordnevorgang durchgeführt wird. Streng genommen stellt 4 einen Zustand dar, der kurz bevor die Lichteinrichtung 101 an das Gehäuse 7 angebracht wird vorliegt.
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Bezugnehmend auf 5 und 6 wird der Sensor-Sequenz-Vorgang beschrieben. Der Sensor-Sequenz-Vorgang montiert den Sensorchip 9 in X-Richtung auf die Sensorplatine 10. Wie in 6 dargestellt, sind die Sensorchips 9 benachbart zueinander angeordnet, ohne dass sich Enden hiervon in X-Richtung auf der Sensorplatine 10 berühren. Der äußerste Bereich der Sensorplatine 10 ist bezogen auf die Sensorchip-Montagefläche 10a derart montiert, dass ein Bereich der Sensorchips 9, der mindestens ein elektrisches Anschlusspad 9b aufweist, auf der Sensorchip-Montagefläche 10a angeordnet ist. Der äußerste Bereich des Sensorchips 9, der das elektrische Anschlusspad 9b nicht aufweist, wird so montiert, dass er in X-Richtung vorsteht. Mit anderen Worten wird bei dem in 5 dargestellten Sensorchip 9 angenommen, dass ein Abstand zwischen dem äußersten Bereich des elektrischen Anschlusspads 9b in der +X-Richtung und der Chipkante des Sensorchips 9 in der +X-Richtung b ist. Ferner wird bei dem in 5 gezeigten Sensorchip 9 eine Distanz zwischen dem Endbereich des elektrischen Anschlusspads 9b in -X-Richtung und der Chipkante des Sensorchips 9 in -X-Richtung so angenommen, dass sie „a“ beträgt. Wenn der Sensorchip 9 an der Sensorchip-Montagefläche 10a der Sensorplatine 10 montiert ist, ist der äußerste Bereich des Sensorchips 9 in der +X-Richtung an der Sensorchip-Montagefläche 10a so montiert, dass der äußerste Bereich des Sensorchips 9 in +X-Richtung mit der Länge b von dem äußersten Bereich der Sensorplatine 10 in +X-Richtung (äußerster konvexe Bereich 10b in +X-Richtung) vorsteht. Wenn ferner der Sensorchip 9 an der Sensorchip-Montagefläche 10a der Sensorplatine 10 montiert wird, wird der äußerste Bereich des Sensorchips 9 in -X-Richtung an der Chip-Montagefläche 10a so montiert, dass der äußerste Bereich des Sensorchips 9 in -X-Richtung mit der Länge „a“ von dem äußersten Bereich der Sensorplatine 10 in -X-Richtung (äußerster konvexer Bereich 10b in -X-Richtung) vorsteht. Auf diese Weise ist das elektrische Anschlusspad 9b des Sensorchips 9 an den X-Richtungs-Enden in der Sensorchip-Montagefläche 10a der Sensorplatine 10 angeordnet, die den konvexen Bereich 10b aufweist. Das elektrische Anschlusspad 9b kann unter Verwendung eines Golddrahtes oder dergleichen elektrisch mit der Sensorplatine 10 verbunden werden.
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Eine Anordnung der Sensorplatine 10, auf der der Sensorchip 9 montiert ist, wird als Sensorplatinen-Anordnung bezeichnet.
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Im Folgenden wird ein Grund dafür beschrieben, dass der Sensorchip 9 von dem äußersten Bereich der Sensorplatine 10 in X-Richtung (dem äußersten konvexen Bereich 10b in X-Richtung) vorsteht und auf der Sensorplatine 10 montiert ist. Das liegt daran, dass falls der Sensorchip 9 an dem Inneren der Sensorplatine 10 montiert wird, sich der Abstand der Sensorchips 9, die an den Enden von benachbarten Sensorplatinen 10 montiert sind, in X-Richtung zunimmt und eine PixelLücke auftritt, wenn die oben beschriebenen Sensorplatinen 10 auf der Sensorplatine 11 in X-Richtung arrayartig angeordnet sind. Wenn der Sensorchip 9 von dem äußersten Bereich der Sensorplatine 10 in X-Richtung (dem äußersten konvexen Bereich 10b in X-Richtung) aus vorsteht, und wenn die später erwähnte Sensorplatine 10 auf der Sensorplatte 11 in X-Richtung sequenziert bzw. aufgereiht wird, sind die Sensorchips 9 nah aneinander angeordnet sind, und zwar mit so einer Entfernung, dass die Sensorchips 9 sich nicht berühren. Folglich kann eine Wirkung dahingehend erzeugt werden, dass keine Pixel-Lücken auftreten oder die Anzahl der fehlenden Pixel reduziert werden kann, und zwar selbst wenn eine Pixellücke auftritt.
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Eine Vorsprunglänge des Sensorchips 9 von dem äußersten Bereich der Sensorplatine 10 aus in X-Richtung (dem äußersten konvexen Bereich 10b aus in X-Richtung), ist die Länge von einem elektrischen Anschlusspad 9b aus, das am nächsten zu dem X-Richtungs-Ende des Sensorchips 9 liegt, zu dem X-Richtungs-Ende des Sensorchips 9 hin, wobei die Länge der Länge einiger Pixel 9a entspricht. Außerdem ist der Hauptteil des Sensorchips 9 an der Sensorplatine 10 befestigt. Auf diese Weise kann somit ein Bildsensor erreicht werden, der äußeren Kräften widerstehen kann. Selbst wenn eine äußere Kraft auf den Bildsensor angewendet wird, bleibt der Sensorchip 9 unversehrt.
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Bezugnehmend auf 7 und 8 wird der Sensorplatinen-Anordnevorgang beschrieben, bei dem die Sensorplatinen 10, auf die der Sensorchip 9 montiert ist, auf der Sensorplatte 11 angeordnet bzw. aufgereiht werden. Eine Vielzahl der Sensorplatinen 10 sind arrayartig in X-Richtung angeordnet. Die Sensorplatinen 10 sind derart positioniert, dass Bereiche der Sensorchips 9 an den X-Richtungsenden von benachbarten Sensorplatinen 10 montiert sind, dass die Bereiche, die von dem konvexen Bereich 10b der Sensorplatinen 10 vorstehen, nebeneinanderliegen, ohne einander zu berühren, und dass die Sensorplatinen 10 auf der Sensorplatte 11 angeordnet und montiert (befestigt) sind. Das Positionieren der Sensorplatine 10 auf der Sensorplatte 11 wird unter Verwendung des konvexen Bereichs 10b durchgeführt. Außerdem ist die Reihe der Pixel 9a der Sensorchips 9, die auf den benachbarten Sensorplatinen 10 montiert sind, so positioniert, dass sie in der gleichen Linie arrayartig angeordnet sind.
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Der Sensorplatinen-Anordnevorgang, bei dem die Sensorplatine 10 auf der Sensorplatte 11 angeordnet wird, wird detaillierter unter Bezugnahme auf 9A, 9B und 9C beschrieben. Wie beispielsweise in 9A gezeigt, sind Markierungen zum Positionieren der Sensorplatine 10 auf der Sensorplatte 11 in X-Richtung (X-Richtungs-Markierungen: 11e, 11g, 11i und 11k) und der Y-Richtung (für Y-Richtungs-Markierungen: 11f, 11h, 11j und 11L) markiert. Wie in 9C dargestellt, stimmen Seiten 10e, 10g, 10i und 10k (siehe 9B) des konvexen Bereichs 10b der Sensorplatine 10, die sich in X-Richtung erstrecken, jeweils mit den X-Richtungs-Markierungen 11 e, 11g, 11i und 11k auf der Sensorplatte 11 überein. Ferner überlappen sich Seiten 10f, 10h, 10j und 10L (siehe 9B) des konvexen Bereichs 10b des nicht-konvexen Bereichs des konvexen Bereichs 10b der Sensorplatine 10, die sich in Y-Richtung erstrecken, mit den jeweiligen Y-Richtungs-Markierungen 11f, 11h, 11j und 11L. Daher kann die Sensorplatine 10 genau auf der Sensorplatte 11 montiert werden. Auf diese Weise sind die Sensorchips 9, die an den Enden der Sensorplatine 10 in X-Richtung montiert sind, ferner genau nebeneinander angeordnet.
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Bezugnehmend auf 10A, 10B und 10C wird ein weiteres Beispiel des Sensorplatinen-Montagevorgangs detailliert beschrieben, bei dem die Sensorplatine 10 auf der Sensorplatte 11 angeordnet wird. Wie in 10A dargestellt, sind zum Positionieren der Sensorplatine 10 bei diesem Beispiel Punktmarkierungen oder Positionierstifte 11m, 11n, 11t und 11q an den Positionen angeordnet, die den Schnittpunkten der X-Richtungs-Seiten und der Y-Richtungs-Seiten der Sensorplatine 10 des proximalen Bereichs des konvexen Bereichs 10b auf der Sensorplatte 11 entsprechen. Wie in 10C dargestellt, wird die Sensorplatine 10 dadurch angeordnet, dass die Punktmarkierungen oder Positionierstifte 11m, 11n, 11p und 11q sich mit den Schnittpunkten 10m, 10n, 10p und 10q (siehe 10B) der X-Richtungs-Seiten und der Y-Richtungs-Seiten der Sensorplatine 10 des Ursprungsbereichs des konvexen Bereichs 10b überlappen. Dadurch kann die Sensorplatine 10 genau auf der Sensorplatte 11 angeordnet werden. Zusätzlich kann der Abstand zwischen den benachbarten Sensorplatinen 10, das heißt der Abstand zwischen den benachbarten Sensorchips 9, angemessen dadurch beibehalten werden, dass die Positionierungs-Bohrung 11b in Übereinstimmung mit der Positionierungs-Bohrung 10c gebracht und positioniert wird. Außerdem können nach dem Anordnen der Sensorplatine 10 auf der Sensorplatte 11 die Positionierstifte belassen werden oder entfernt werden.
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Wenn die Sensorplatinen 10 auf der Sensorplatte 11 montiert werden, werden die Sensorplatinen 10 auf der Sensorplatte 11 derart montiert, dass die Lücke zwischen den gegenüberliegenden Sensorchips 9, die an den Enden der benachbarten Sensorplatinen 10 in X-Richtung montiert sind, im folgenden Zustand ist. Bei einem Fall, bei dem die Länge zwischen dem Zentrum des Pixels 9a, das an dem X-Richtungs-Ende des Sensorchips 9 ausgebildet ist, und dem X-Richtungs-Ende des Sensorchips 9 kleiner ist als die Hälfte der Länge des X-RichtungsAbstands (als Pixelabstand bezeichnet) zwischen den Zentren der Pixel 9a, die auf dem Sensorchip 9 ausgebildet sind, funktioniert das Positionieren erstens folgendermaßen: Die Sensorplatinen 10 werden derart auf der Sensorplatte 11 montiert, dass der Abstand zwischen den Pixeln 9a an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 gleich dem Pixelabstand ist. Bei einem Fall, bei dem die Länge zwischen dem Zentrum des Pixels 9a, das an dem X-Richtungs-Ende des Sensorchips 9 ausgebildet ist, und dem X-Richtungs-Ende des Sensorchips 9 größer ist als die Hälfte der Länge des X-Richtungsabstands zwischen den Zentren der Pixel 9a, die auf dem Sensorchip 9 ausgebildet sind (als Pixelabstand bezeichnet) funktioniert das Positionieren zweitens folgendermaßen: Die Sensorplatinen 10 sind derart auf der Sensorplatte 11 angeordnet, dass der Abstand zwischen den Pixeln 9a an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 ein Pixelabstand ist, der gleich der kleinsten Ganzzahl von zwei Mal oder mehr Mal dem Abstand zwischen den Pixeln 9a an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 ist, und zwar innerhalb eines Bereichs, bei dem die gegenüberliegenden Sensorchips 9 sich einander nicht berühren. Mit anderen Worten sind die gegenüberliegenden Sensorchips 9 derart voneinander beabstandet, dass der Abstand zwischen den Pixeln 9a an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 N (N ist eine Ganzzahl) mal der Pixelabstand ist. Innerhalb eines Bereichs, in dem die gegenüberliegenden Pixel 9a sich einander nicht berühren, wird N mit 1 oder der kleinstmöglichsten Zahl vorgegeben, um die Pixel-Lücken zu reduzieren, so dass verhindert wird, dass die Bildqualität des Raums zwischen den gegenüberliegenden Sensorchips 9 verschlechtert wird. Wenn beispielsweise die Auflösung 60 dpi beträgt, hat der Pixelabstand der Pixel 9a des Sensorchips 9 einen Wert von 42,3 µm. Folglich hat der Mindestabstand zwischen den Pixeln 9a an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 einen Wert von 42,3 µm.
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Die Anordnung der Sensorplatte, bei der die Sensorplatine 10 auf dieser montiert ist (auf dieser befestigt ist), wird als die Lichtempfangs-Vorrichtung bezeichnet. Somit weist ein Lichtempfangs-Vorrichtungs-Zusammenbauvorgang den Sensor-Anordnevorgang und den Sensorplatinen-Anordnevorgang auf.
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Wie in 2 dargestellt, wird beim Sensor-Montagevorgang die Sensorplatte 11 unter Verwendung der Schraube 12 derart an dem Gehäuse 7 befestigt, dass der Sensorchip 9 innerhalb von dem Gehäuses 7 montiert ist, und zwar an der Rückseite in Z-Richtung auf der Seite des Gehäuses 7, an der die Lichteinrichtung montiert ist und die Sensorchips 9 auf der optischen Achse des Abbildungselements 8 in X-Richtung angeordnet sind.
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12 zeigt einen Transparente-Platten-Montagevorgang, der zumindest nach dem Lichteinrichtungs-Zusammenbauvorgang, dem Abbildungselement-Anordnevorgang und dem Lichteinrichtungs-Montagevorgang durchgeführt werden muss, wenn die transparente Platte 13 in dem Bildsensor gemäß Ausführungsform 1 angeordnet ist. Bei dem Transparente-Platten-Montagevorgang wird die transparente Platte 13 an dem Gehäuse 7 montiert. Die Montagefläche der transparenten Platte 13 stimmt vorzugsweise mit der Außenform der transparenten Platte 13 überein. Die transparente Platte 13 wird mit einem Haftmittel oder dergleichen befestigt, und zwar mittels Verwendens eines obersten Bereichs des Gehäuses 7 oder mittels Ausbildens stufenartiger Stufen, die eine Form aufweisen, die die transparente Platte 13 an einer Kante einer Öffnung des Gehäuses 7 halten kann.
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Auf diese Weise steht der Sensorchip 9 bei dem Bildsensor gemäß Ausführungsform 1 in Längsrichtung von dem konvexen Bereich 10b an dem Längsrichtungsende der Sensorplatine 10 vor, und zwar um die Länge zwischen dem Längsrichtungsende des Sensorchips 9 und dem elektrischen Anschlusspad 9b, das dem Längsrichtungsende des Sensorchips 9 am nächsten liegt. Obwohl das Positionieren der Sensorplatine 10 unter Verwendung des konvexen Bereichs 10b durchgeführt wird, sind die Sensorchips 9, die von den Sensorplatinen 10 vorstehen, benachbart positioniert, und die Sensorplatinen 10 sind in Längsrichtung in einer Reihe positioniert. Daher wird mit der Lichtempfangs-Vorrichtung des Bildsensors wirksam eine Struktur erreicht, die einfach zu montieren ist und äußeren Kräften widersteht.
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Wie in 2 und 3 dargestellt, wird bei Ausführungsform 1 eine Anordnung gezeigt, bei der eine Lichteinrichtung, die die Lichtquelle 2 und den Lichtleiter 1 aufweist, und die Lichtempfangs-Vorrichtung in dem gleichen Gehäuse 7 untergebracht sind. Dabei empfängt die Lichtempfangs-Vorrichtung reflektiertes Licht, wobei das Licht von der Lichteinrichtung stammt und mittels des Leseobjekts reflektiert wird. Alternativ hierzu kann eine andere Konfiguration ausgebildet werden, bei der eine Lichteinrichtung, die die Lichtquelle 2 und den Lichtleiter 1 aufweist, aus dem Gehäuse 7 entnommen wird und gegenüberliegend zu der Lichtempfangs-Vorrichtung angeordnet wird, und zwar so, dass die transparente Platte 13 dazwischen angeordnet ist und das Leseobjekt zwischen der transparenten Platte 13 und der Lichteinrichtung befördert bzw. transportiert wird. In diesem Fall empfängt die Lichtempfangs-Vorrichtung übertragenes Licht, wobei das Licht von der Lichteinrichtung aus durch das Leseobjekt übertragen wird. Die praktische Wirkung ist die gleiche wie bei den Anordnungen der 2 und 3, bei denen reflektiertes Licht empfangen wird.
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Ausführungsform 2
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Bezugnehmend auf 13 und 14 wird eine Lichtempfangs-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben. In 13 und 14 sind Komponenten, die die gleichen oder äquivalente Komponenten zu denen in 1 bis 12 sind, mit den gleichen Bezugsziffern versehen und eine Erklärung hiervon wird wegelassen. In den Zeichnungen der Ausführungsform 2 sind die Definitionen der drei Achsen, die durch X, Y und Z angegeben werden und senkrecht zueinander sind, die gleichen wie in Ausführungsform 1.
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Bei der Lichtempfangs-Vorrichtung aus Ausführungsform 1 ist die Sensorplatine 10 auf der Sensorplatte 11 innerhalb des Bereichs angeordnet, bei dem der Abstand zwischen den Pixeln 9a an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 so ist, dass sich gegenüberliegende Sensorchips 9 einander nicht berühren. Daher wird eine Lücke 16 zwischen den gegenüberliegenden Sensorchips 9 erzeugt. Da kein Pixel 9a in der Lücke 16 vorliegt, tritt ein fehlendes Pixel (eine Pixellücke) 9c auf. Jeder Sensorchip 9 ist derart montiert, dass die Reihe der Pixel 9a von jedem gegenüberliegenden Sensorchip 9 auf derselben Linie angeordnet ist. Bei der Lichtempfangs-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 2 wird zusätzlich zu der Lichtempfangs-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 1 ein Interpolations-Sensorchip 109 angeordnet, bei dem ein zweites Pixel 109a ausgebildet wird. Der Interpolations-Sensorchip 109 wird durch Kleben, Löten oder dergleichen an der Interpolations-Sensorplatine 110 montiert und geklebt. Die Interpolations-Sensorplatine 110 wird durch Kleben, Löten oder dergleichen an der Sensorplatte 11 montiert (befestigt). Der Interpolations-Sensorchip 109 weist ein elektrisches Anschlusspad (109b) auf, das ein elektrisches Signal nach außen ausgibt, das aus dem von dem zweiten Pixel 109a empfangenen Lichts umgewandelt wird. Die Sensorplatine 10 und die Interpolations-Sensorplatine 110 sind durch Kleben, Löten oder dergleichen an der Sensorplatte 11 montiert (befestigt). Die Sensorplatte 11 ist in 13 und 14 nicht gezeigt.
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Der Interpolations-Sensorchip 109 ist nahe den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 in lateraler Richtung des Sensorchips 9 angeordnet („die laterale Richtung des Sensorchips 9“ entspricht der Neben-Abtastrichtung des Bildsensors). Der Interpolations-Sensorchip 109 ist so angeordnet, dass er zu beiden Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 benachbart ist. Bei dem Interpolations-Sensorchip 109 sind eine Vielzahl von zweiten Pixeln 109a in einer Reihe in gleicher Richtung wie die Längsrichtung des Sensorchips 9 ausgebildet, mit anderen Worten in Hauptabtastrichtung. Bei dem Interpolations-Sensorchip 109 ist mindestens eine Reihe von zweiten Pixeln 109a so angeordnet, dass sie in Neben-Abtastrichtung versetzt ist. Die Vielzahl von zweiten Pixeln 109a überlappt sich mit den Pixeln 9a von jedem Sensorchip 9 in Hauptabtastrichtung. Wie in 14 gezeigt, sind sechs Elemente der zweiten Pixel 109a ausgebildet. Der Pixelabstand der zweiten Pixel 109a ist der gleiche wie der Pixelabstand der Pixel 9a des Sensorchips 9.
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Bei Betrachtung durch den Sensorchip 9 in dessen lateraler Richtung in 14 überlappen von den 6 Elementen der zweiten Pixel 109a 2 Elemente an dem einen Ende in Reihenrichtung (gleiche Richtung wie die Längsrichtung des Sensorchips 9) 2 Elemente der Pixel 9a, die am Ende von dem einen der Sensorchips 9 in den gegenüberliegenden Sensorchips 9 ausgebildet werden (siehe gestrichelte Linien in 14). Wie außerdem in 14 in lateraler Richtung des Sensorchips 9 zu sehen, überlappen zwei Elemente der sechs Elemente der zweiten Pixel 109a an dem anderen Ende in Reihenrichtung (der gleichen Richtung wie der Längsrichtung des Sensorchips 9) zwei Elemente der Pixel 9a, die am Ende des anderen Sensorchips 9 in den gegenüberliegenden Sensorchips 9 ausgebildet sind (siehe gestrichelte Linie in 14). In 14 sind zwei überlappende zweite Pixel 109a dargestellt. Jedoch kann sich auch ein Minimum von einem Element überlappen.
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Bei den sechs Elementen der zweiten Pixel 109a sind daher mit Ausnahme von vier Elementen an den Enden in Reihenrichtung (der gleichen Richtung wie die Längsrichtung des Sensorchips 9) zwei Elemente der zweiten Pixel 109a in dem zentralen Bereich in Reihenrichtung (der gleichen Richtung wie der Längsrichtung des Sensorchips 9) Interpolations-Pixel, die die fehlenden Pixel 9c interpolieren.
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Thermische Expansion oder Kontraktion, und zwar abhängig von der Einsatztemperatur, wird bei der Lichtempfangs-Vorrichtung, die den Sensorchip 9 aufweist, durch thermische Expansionskoeffizienten erzeugt. Daher ändert sich der Abstand der Lücke 16 zwischen den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 abhängig von der Einsatztemperatur. Daher wird bei dem Interpolations-Sensorchip 109 eine ausreichende Anzahl von zweiten Pixeln 109a ausgebildet, die die fehlenden Pixel 9c selbst dann interpolieren kann, wenn der Abstand der Lücke 16 zwischen den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 innerhalb eines Einsatztemperaturbereichs der größte ist.
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Mit anderen Worten sind bei dem Interpolations-Sensorchip 109 die zweiten Pixel 109a derart ausgebildet, dass die Distanz von dem zweiten Pixel 109a an dem einen Ende der Reihe der zweiten Pixel 109a, die in eine Linie ausgebildet sind, zu dem zweiten Pixel 109a an dem anderen Ende gleich wie oder größer ist als der Abstand zwischen den Pixeln 9a, die an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 ausgebildet sind, wenn der Abstand innerhalb eines Betriebstemperaturbereichs des Sensorchips 9 der größte ist.
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Im Folgenden wird ein Beispiel dargestellt und beschrieben. Insbesondere wird ein Beispiel gezeigt, bei dem die Sensorplatte 11 aus Aluminium ausgebildet ist, die Sensorplatine 10 aus Glas-Epoxid-Basis ausgebildet ist und der Sensorchip 9 aus einem Silizium-Halbleitersubstrat ausgebildet ist. Der Abstand der Lücke 16 zwischen den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 wird mit 50 µm bei einer Temperatur von +25 Grad angenommen. Wenn dieser Zustand simuliert wird, zeigen Ergebnisse der Simulation an, dass der Abstand der Lücke 16 bei einer Temperatur von +80 Grad 107 µm beträgt und dass der Abstand der Lücke 16 bei einer Temperatur von -20 Grad 3 µm beträgt.
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Wenn die Auflösung 600 dpi beträgt, hat der Pixelabstand des Pixels 9a des Sensorchips 9 einen Wert von 42,3 µm. Folglich ist die Anzahl der fehlenden Pixel 9c bei der Temperatur von 25 Grad zwei. Folglich ist eine Anzahl von vier zweiten Pixeln 109a des Interpolations-Sensorchips 109 ausreichend.
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Im Übrigen ist der Abstand der Lücke 16 an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 bei der Temperatur von +80 Grad 107 µm. Folglich ist die Anzahl der fehlenden Pixel 9c eine Anzahl von drei Pixeln. Folglich werden zumindest fünf Pixel des zweiten Pixel 109a des Interpolations-Sensorchips 109 benötigt.
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Somit werden bei dem oben erwähnten Beispiel der Ausführungsform 2 mindestens fünf Pixel der zweiten Pixel 109a auf dem Interpolations-Sensorchip 109 ausgebildet. Die mindestens fünf Pixel der zweiten Pixel 109a können die fehlenden Pixel 9c selbst dann interpolieren, wenn der Abstand der Lücke 16 zwischen den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 auf den größten Wert von 107 µm innerhalb des Einsatztemperaturbereichs (-20 Grad bis +80 Grad) ansteigt. Auf diese Weise wird bei Ausführungsform 2 eine Größenänderung der Lichtempfangs-Vorrichtung innerhalb des Einsatztemperaturbereichs absorbiert und fehlende Pixel können interpoliert werden.
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Ausführungsform 3
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Bezugnehmend auf 15 bis 17 wird eine Lichtempfangs-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben. In 15 bis 17 sind die Komponenten, die die gleichen oder äquivalenten Komponenten zu denen in 1 bis 12 sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen und eine Beschreibung hiervon wird vermieden. Bei den Zeichnungen der Ausführungsform 3 sind die Definitionen der drei Achsen, die durch X, Y und Z angegeben werden und senkrecht zueinander sind, die gleichen wie in Ausführungsform 1.
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Bei der Lichtempfangs-Vorrichtung aus Ausführungsform 1 sind die Sensorplatinen 10 auf der Sensorplatte 11 derart arrayartig angeordnet, dass der Abstand zwischen den Pixeln 9a an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 innerhalb eines Bereichs ausgebildet ist, bei dem die gegenüberliegenden Sensorchips sich gegenseitig nicht berühren. Daher wird die Lücke 16 zwischen den gegenüberliegenden Sensorchips 9 erzeugt. Da kein Pixel 9a in der Lücke 16 vorliegt, tritt ein fehlendes Pixel (eine Pixellücke) 9c auf. Jeder Sensorchip 9 ist derart montiert, dass die Reihe der Pixel 9a der jeweils gegenüberliegenden Sensorchips 9 auf derselben Linie angeordnet sind.
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Bei der Lichtempfangs-Vorrichtung gemäß Ausführungsform 3 hat der Sensorchip 9 die Form eines Parallelogramms. Der Sensorchip 9 ist derart angeordnet, dass schräge Seiten einander gegenüberliegen, die an den Längsenden des Parallelogramms ausgebildet sind. Der Sensorchip 9 wird an der Sensorplatine 10 durch Kleben, Löten oder dergleichen montiert. Die Sensorplatine 10 wird an der Sensorplatte 11 durch Kleben, Löten oder dergleichen (montiert) befestigt. Die Sensorplatte 11 ist in 15 nicht dargestellt.
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Konkret weist das eine Längsende des Sensorchips 9 eine erste schräge Seite 9g auf mit einer geneigten Form von der einen Seite 9e in Längsrichtung des Sensorchips 9 zu der anderen Seite 9f in Längsrichtung, und zwar nach außen hin in Längsrichtung des Sensorchips 9. Ferner weist das eine Längsende des Sensorchips 9 einen ersten schrägen Bereich 9h auf, der auf der anderen Seite 9f der Längsrichtung ausgebildet ist. Das andere Längsende des Sensorchips 9 weist eine zweite schräge Seite 9i mit einer geneigten Form von der anderen Seite 9f in Längsrichtung des Sensorchips 9 zu der einen Seite 9e, und zwar nach außen hin in Längsrichtung des Sensorchips 9. Ferner weist das andere Längsende des Sensorchips 9 einen zweiten schrägen Bereich 9j auf, der an der einen Seite 9e der Längsrichtung ausgebildet ist.
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Die Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 sind so angeordnet, dass sie sich überlappen, wenn die erste schräge Seite 9g von dem einen der Sensorchips 9 und die zweite schräge Seite 9i von dem anderen Sensorchip 9 in Längsrichtung des Sensorchips 9 und in lateraler Richtung senkrecht zu der Längsrichtung gesehen werden. Bei dem Sensorchip 9 ist eine Vielzahl von Pixeln 9a in einer Linie bzw. Reihe in Längsrichtung auf der einen Seite 9e ausgebildet. Jeder Sensorchip 9 ist derart montiert, dass die Reihe der Pixel 9a der jeweiligen gegenüberliegenden Sensorchips 9 auf der gleichen Linie angeordnet ist.
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Bei dem Sensorchip 9 sind eine Vielzahl von zweiten Pixeln 9d in einer Linie in Längsrichtung auf der anderen Seite 9f des ersten schrägen Bereichs 9h ausgebildet. Die Vielzahl von linearen zweiten Pixeln 9d ist mit einem Versatz von mindestens einer Linie in Nebenabtastrichtung von der Vielzahl von linearen Pixeln 9a ausgebildet. Der Pixelabstand des zweiten Pixels 9d ist der gleiche wie der Pixelabstand des Pixels 9a. In lateraler Richtung des Sensorchips 9 wird das zweite Pixel 9d an einer Position ausgebildet, die das Pixel 9a überlappt, wobei das zweite Pixel 9d an dem Ende positioniert ist, das der ersten schrägen Seite 9g gegenüberliegend, und zwar auf der zweiten schrägen Seite 9i, und zwar in der zweiten Pixellinie, die aus der Vielzahl von linear ausgebildeten zweiten Pixeln 9d ausgebildet ist. Die gegenüberliegenden Sensorchips 9 werden derart implementiert, dass, betrachtet in lateraler Richtung des Sensorchips 9, das zweite Pixel 9d das Pixel 9a auf der Seite der zweiten schrägen Seite 9i der gegenüberliegenden und entgegengesetzten Sensorchips 9 überlappt, wobei das zweite Pixel 9d an dem Ende der Seite der ersten schrägen Seite 9g in der zweiten Interpolations-Pixelreihe positioniert, die aus der Vielzahl von linear ausgebildeten zweiten Pixeln 9d ausgebildet ist.
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In 17 sind fünf Elemente der zweiten Pixel 9d ausgebildet. Bei Betrachtung durch den Sensorchip 9 in dessen lateraler Richtung in 17 überlappt von den fünf Elementen des zweiten Pixels 9d das eine Element, das an dem Ende auf der gegenüberliegenden Seite der ersten schrägen Seite 9g in Reihenrichtung (der gleichen Richtung wie der Längsrichtung des Sensorchips 9) positioniert ist, und zwar auf der Seite der zweiten schrägen Seite 9i, das eine Element des auf dem Sensorchip 9 ausgebildeten Pixels 9a, auf dem das zweite Pixel 9d ausgebildet ist. Außerdem überlappt bei Betrachtung durch den Sensorchip 9 in dessen lateraler Richtung in 17 von den fünf Elementen der zweiten Pixel 9d das eine Element der fünf Elemente der zweiten Pixel 9d, das an dem Ende auf der Seite der ersten schrägen Seite 9g in Reihenrichtung (der gleichen Richtung wie der Längsrichtung des Sensorchips 9) positioniert ist, das eine Element der Pixel 9a, da an dem Ende auf der Seite der zweiten schrägen Seite 9i des und gegenüberliegenden und zugewandten Sensorchips 9 ausgebildet ist. Obwohl in 17 ein Element der zweiten Pixel 9d überlappt, können auch zwei oder mehr Elemente überlappen.
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Daher sind bei den Elementen der zweiten Pixel 9d abgesehen von zwei Elementen an den beiden Enden der Reihenrichtung (der gleichen Richtung wie der Längsrichtung des Sensorchips 9), drei Elemente der zweiten Pixel 9d in dem zentralen Bereich in Reihenrichtung (der gleichen Richtung wie der Längsrichtung des Sensorchips 9) Interpolationspixel, die die fehlenden Pixel 9c interpolieren.
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Thermische Expansion oder Kontraktion, und zwar abhängig von der Einsatztemperatur, wird durch einen thermischen Expansionskoeffizienten bei der Lichtempfangs-Vorrichtung erzeugt, die den Sensorchip 9 aufweist. Daher ist bei dem Sensorchip 9 eine ausreichende Anzahl von zweiten Pixeln 9d ausgebildet, die selbst dann die fehlenden Pixel 9c interpolieren kann, wenn der Abstand der Lücke 16 zwischen den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 innerhalb des Einsatztemperaturbereichs der größte ist.
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Mit anderen Worten sind bei dem Sensorchip 9 die zweiten Pixel 9d derart ausgebildet, dass ein Abstand von dem zweiten Pixel 9d an dem einen Ende der Reihe der zweiten Pixel 9d, die in einer Linie ausgebildet sind, zu dem zweiten Pixel 9d an dem anderen Ende gleich groß ist wie oder größer ist als der Abstand zwischen den Pixeln 9a, die an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips ausgebildet sind, und zwar wenn der Abstand innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Sensorchips der größte ist.
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Im Folgenden wird ein Beispiel angegeben und beschrieben. Bei dem Beispiel ist die Sensorplatte 11 aus Aluminium ausgebildet, die Sensorplatine 10 ist auf Glas-Epoxid-Basis ausgebildet und der Sensorchip 9 ist als ein Silizium-Halbleitersubstrat ausgebildet. Der Abstand der Lücke 16 zwischen den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 wird bei einer Temperatur von +25 Grad mit 50 µm angenommen. Wenn dieser Zustand simuliert wird, wird der Abstand der Lücke 16 bei einer Temperatur von +80 Grad 107 µm groß und bei einer Temperatur von -20 Grad wird der Abstand der Lücke 16 als 3 µm groß.
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Bei einer Auflösung von 600 dpi hat der Pixelabstand der Pixel 9a des Sensorchips 9 einen Wert von 42,3 µm. Somit ist die Anzahl der fehlenden Pixel 9c bei einer Temperatur von 25 Grad ein Anzahl von 3 Pixeln, da der Sensorchip 9 die Form eines Parallelogramms aufweist. Folglich sind fünf Pixel der zweiten Pixel 9d des Sensorchips 9 ausreichend.
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Im Übrigen beträgt der Abstand der Lücke 16 an den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 bei der Temperatur von +80 Grad 107 µm. Somit beträgt die Anzahl der fehlenden Pixel 9c eine Anzahl von 4 Pixeln. Somit werden mindestens sechs Pixel der zweiten Pixel 9d des Sensorchips 9 benötigt.
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Folglich sind bei dem oben beschriebenen Beispiel der Ausführungsform 3 mindestens sechs Pixel der zweiten Pixel 9d auf dem Sensorchip 9 ausgebildet. Die mindestens sechs Pixel der zweiten Pixel 9d können die fehlenden Pixel 9c selbst dann interpolieren, wenn der Abstand der Lücke 16 zwischen den Enden der gegenüberliegenden Sensorchips 9 auf den höchsten Wert von 107 µm innerhalb des Einsatztemperaturbereichs (-20 Grad bis +80 Grad) erhöht wird. Auf diese Weise wird bei der Ausführungsform 3 eine Größenänderung der Lichtempfangs-Vorrichtung innerhalb des Einsatztemperaturbereichs absorbiert und die fehlenden Pixel können interpoliert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtleiter
- 2
- Lichtquelle
- 3
- Lichtquellen-Platine
- 4
- Wärmeableitungs-Flächenkörper
- 5
- Wärmeableitungs-Platte
- 6
- Halterung
- 7
- Gehäuse
- 8
- Abbildungselement
- 9
- Sensorchip
- 9a
- Pixel
- 9b
- elektrisches Anschlusspad
- 9c
- fehlendes Pixel
- 9d
- zweite Pixel
- 9e
- die eine Seite
- 9f
- die andere Seite
- 9g
- erste schräge Seite
- 9h
- erster schräger Bereich
- 9i
- zweite schräge Seite
- 9j
- zweiter schräger Bereich
- 10
- Sensorplatine (Sensorplatinen-Anordnung)
- 10a
- Sensorchip-Montagefläche
- 10b
- konvexer Bereich
- 10c
- Positionierungs-Bohrung
- 10d
- Verbinder
- 10e
- Seite
- 10f
- Seite
- 10g
- Seite
- 10h
- Seite
- 10i
- Seite
- 10j
- Seite
- 10k
- Seite
- 10L
- Seite
- 10m
- Schnittpunkt
- 10n
- Schnittpunkt
- 10p
- Schnittpunkt
- 11q
- Schnittpunkt
- 11
- Sensorplatte
- 11a
- fixierte Bohrung
- 11b
- Positionierungs-Bohrung
- 11e
- Markierung
- 11f
- Markierung
- 11g
- Markierung
- 11h
- Markierung
- 11i
- Markierung
- 11j
- Markierung
- 11k
- Markierung
- 11L
- Markierung
- 11m
- Punktmarkierung oder Positionierstift
- 11n
- Punktmarkierung oder Positionierstift
- 11p
- Punktmarkierung oder Positionierstift
- 11q
- Punktmarkierung oder Positionierstift
- 12
- Schraube
- 13
- transparente Platte
- 14
- Lichtleiter-Halteelement
- 16
- Lücke
- 101
- Lichteinrichtung
- 109
- Interpolations-Sensorchip
- 109a
- zweiter Pixel
- 109b
- elektrisches Anschlusspad
- 110
- Interpolations-Sensorplatine
