DE112021006916T5

DE112021006916T5 - Bildlesevorrichtung

Info

Publication number: DE112021006916T5
Application number: DE112021006916.0T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kawano; Naoki Nakagawa; Takeshi Ono; Shigeru Takushima; Taisuke Makita; Naoyuki Tokida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2021-01-25
Publication date: 2023-11-23
Also published as: JPWO2022157962A1; WO2022157962A1; CN116711293A; US20240098200A1

Abstract

Eine Bildlesevorrichtung (100) umfasst ein erstes Glaselement (52), eine Mehrzahl von Kondensorlinsen (14), die auf einer ersten Fläche (52a) des ersten Glaselements (52) vorgesehen sind, ein erstes lichtblockierendes Element (12) mit einer Mehrzahl von ersten Öffnungen (32), die jeweils der Mehrzahl von Kondensorlinsen (14) entsprechen, ein zweites Glaselement (51) mit einer dritten Fläche (51a), die dem ersten lichtblockierenden Element (12) überlagert ist, wobei ein zweites lichtblockierendes Element (11) eine Mehrzahl von zweiten Öffnungen (31) aufweist, die jeweils der Mehrzahl von ersten Öffnungen (32) entsprechen, ein drittes Glaselement (53) mit einer fünften Fläche (53a), die dem zweiten lichtblockierenden Element (11) überlagert ist, ein drittes lichtblockierendes Element (15) mit einer Mehrzahl von dritten Öffnungen (34), die jeweils der Mehrzahl von zweiten Öffnungen (31) entsprechen, und eine Sensoreinheit (3) mit einem Sensorsubstrat (9) und einer Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln (10), die in einer vorgegebenen Anordnungsrichtung auf dem Sensorsubstrat (9) angeordnet sind und jeweils der Mehrzahl von dritten Öffnungen (34) entsprechen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Bildlesevorrichtung.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Es wurde eine Bildlesevorrichtung vorgeschlagen, die ein Glaselement, eine Mehrzahl von Linsen, die auf dem Glaselement vorgesehen sind, eine Lichtabsorptionsschicht als ein lichtblockierendes Element mit einer Mehrzahl von Öffnungen, die jeweils der Mehrzahl von Linsen entsprechen, und eine Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln enthält. Siehe zum Beispiel Patentliteratur 1.
FUNDSTELLEN ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentreferenz 1: Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 63-156473
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE DER ERFINDUNG
Wenn jedoch ein linearer Ausdehnungskoeffizient des Glaselements, das mit der Mehrzahl von Linsen versehen ist, und ein linearer Ausdehnungskoeffizient eines Sensorsubstrats, das mit den lichtempfangenden Pixeln versehen ist, voneinander abweichen, besteht die Gefahr, dass eine optische Achse jeder Kondensorlinse, die in der Mehrzahl von Linsen enthalten ist, aufgrund einer Temperaturänderung von einer Mitte jedes der Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln abweicht. In diesem Fall besteht das Problem darin, dass ein Teil des Lichts, das in Richtung des lichtempfangenden Pixels einfällt, von einem lichtempfangenden Bereich des lichtempfangenden Pixels abweicht, was einer Verringerung der Lichtmenge entspricht, die von jedem lichtempfangenden Pixel empfangen wird.
Ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, die Abnahme der von jedem lichtempfangenden Pixel empfangenen Lichtmenge zu verhindern.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
Eine Bildlesevorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein erstes Glaselement mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche als eine Fläche auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite, eine Mehrzahl von Kondensorlinsen, die auf der ersten Fläche vorgesehen sind, ein erstes lichtblockierendes Element, das auf der zweiten Fläche vorgesehen ist und eine Mehrzahl von ersten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von Kondensorlinsen entsprechen, ein zweites Glaselement mit einer dritten Fläche, die dem ersten lichtblockierenden Element überlagert ist, ein zweites lichtblockierendes Element, das auf einer vierten Fläche als eine Fläche des zweiten Glaselements auf einer der dritten Fläche gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist und eine Mehrzahl von zweiten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von ersten Öffnungen entsprechen, ein drittes Glaselement mit einer fünften Fläche, die dem zweiten lichtblockierenden Element überlagert ist, ein drittes lichtblockierendes Element, das auf einer sechsten Fläche als eine Fläche des dritten Glaselements auf einer der fünften Fläche gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist und eine Mehrzahl von dritten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von zweiten Öffnungen entsprechen, und eine Sensoreinheit mit einem Sensorsubstrat und einer Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln, die in einer vorgegebenen Anordnungsrichtung auf dem Sensorsubstrat angeordnet sind und jeweils der Mehrzahl von dritten Öffnungen entsprechen.
Eine Bildlesevorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein erstes Glaselement mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche als eine Fläche auf einer Seite gegenüber der ersten Fläche, eine Mehrzahl von Kondensorlinsen, die auf der ersten Fläche vorgesehen sind, ein erstes lichtblockierendes Element, das auf der zweiten Fläche vorgesehen ist und eine Mehrzahl von ersten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von Kondensorlinsen entsprechen, ein zweites Glaselement mit einer dritten Fläche, die dem ersten lichtblockierenden Element überlagert ist, ein zweites lichtblockierendes Element, das auf einer vierten Fläche als eine Fläche des zweiten Glaselements auf einer der dritten Fläche gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist und eine Mehrzahl von zweiten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von ersten Öffnungen entsprechen, ein drittes Glaselement mit einer fünften Fläche, die dem zweiten lichtblockierenden Element überlagert ist, und eine Sensoreinheit mit einer Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln, die in einer vorgegebenen Anordnungsrichtung angeordnet sind und jeweils der Mehrzahl von zweiten Öffnungen entsprechen. Die Mehrzahl der lichtempfangenden Pixel ist mit einer sechsten Fläche verbunden, die sich auf einer der fünften Fläche gegenüberliegenden Seite befindet.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann die Abnahme der Lichtmenge, die von jedem lichtempfangenden Pixel empfangen wird, verhindert werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Konfiguration einer Bildlesevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Bildlesevorrichtung entlang der Linie A2 - A2.
3 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Bildlesevorrichtung entlang der Linie A3 - A3.
4 ist eine Draufsicht, die einen Teil der in 1 gezeigten Konfiguration einer Abbildungselementeinheit zeigt.
5 ist eine Darstellung, die schematisch eine Konfiguration der in 1 gezeigten optischen Beleuchtungseinheit und das von der optischen Beleuchtungseinheit ausgestrahlte Beleuchtungslicht zeigt.
6 ist eine Darstellung, die einen Teil der Konfiguration der in 3 gezeigten Bildlesevorrichtung und reflektiertes Licht, das durch zweite Öffnungen und erste Öffnungen hindurchgeht, zeigt.
7A und 7B sind Darstellungen zur Erläuterung der Bedingungen, unter denen das reflektierte Licht nach dem Durchgang durch eine zweite Öffnung und eine erste Öffnung, die einem lichtempfangenden Pixel entspricht, in das lichtempfangende Pixel in der Bildlesevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform eintritt.
8 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Bildlesevorrichtung entlang der Linie A8 - A8.
9 ist eine Darstellung, die schematisch zeigt, wie reflektiertes Licht in ein in 3 gezeigtes lichtempfangendes Pixel eintritt.
10 ist eine Darstellung, die inverse Strahlen als virtuelle Strahlen zeigt, die in Richtung der +Z-Achse von einem lichtempfangenden Pixel in der Bildlesevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgehen.
11 ist eine Darstellung, die die Verbreiterung der in 10 dargestellten inversen Strahlen zeigt.
12A ist eine Darstellung, die schematisch den Eintritt von reflektiertem Licht in ein lichtempfangendes Pixel in einer Bildlesevorrichtung gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel zeigt.
12B ist eine schematische Darstellung, die den Eintritt von reflektiertem Licht in ein lichtempfangendes Pixel in einer Bildlesevorrichtung gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel schematisch darstellt.
13 ist eine Darstellung, die schematisch den Eintritt von reflektiertem Licht in ein lichtempfangendes Pixel in der Bildlesevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
14 ist eine Darstellung, die einen Teil der Konfiguration der in 3 gezeigten Bildlesevorrichtung zeigt und das reflektierte Licht, das in das lichtempfangende Pixel eintritt.
15 ist eine Darstellung, die einen Teil einer Konfiguration einer Bildlesevorrichtung gemäß einem dritten Vergleichsbeispiel zeigt und reflektiertes Licht, das in ein lichtempfangendes Pixel eintritt.
16A ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem in 14 gezeigten lichtempfangenden Pixel und einem Bestrahlungsbereich des reflektierten Lichts zeigt, das in das lichtempfangende Pixel eintritt, wenn ein Temperaturänderungsbetrag von 0 °C vorliegt.
16B ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem lichtempfangenden Pixel und dem Bestrahlungsbereich des reflektierten Lichts, das in das lichtempfangende Pixel eintritt, zeigt, wenn der Temperaturänderungsbetrag 40 °C beträgt.
17A ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem in 15 gezeigten lichtempfangenden Pixel und dem Bestrahlungsbereich des in das lichtempfangende Pixel eintretenden Lichts zeigt, wenn der Temperaturänderungsbetrag 0 °C beträgt.
17B ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem lichtempfangenden Pixel und dem Bestrahlungsbereich des in das lichtempfangende Pixel eintretenden Lichts zeigt, wenn der Temperaturänderungsbetrag 40 °C beträgt.
18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration einer Bildlesevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
19 ist eine Draufsicht, die einen Teil der Konfiguration der Bildlesevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.

MODUS ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Eine Bildlesevorrichtung gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen sind nur Beispiele und es ist möglich, Ausführungsformen in geeigneter Weise zu kombinieren und jede Ausführungsform in geeigneter Weise zu modifizieren.
(Erste Ausführungsform)
<Konfiguration der Bildlesevorrichtung>
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Hauptkonfiguration einer Bildlesevorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt. 2 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Bildlesevorrichtung 100 entlang der Linie A2 - A2. 3 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Bildlesevorrichtung 100 entlang der Linie A3 - A3. Wie in den 1 bis 3 gezeigt, umfasst die Bildlesevorrichtung 100 eine optische Abbildungseinheit 1, eine optische Beleuchtungseinheit 2 und eine obere Glasplatte 7 als Dokumententisch. Wenn Beleuchtungslicht 25 aus der optischen Beleuchtungseinheit 2 auf ein auf der oberen Glasplatte 7 angeordnetes Dokument 6 fällt, wird das Beleuchtungslicht 25 gestreut und von dem Dokument 6 reflektiert. Das gestreute und reflektierte Licht (im Folgenden auch als „reflektiertes Licht“ bezeichnet) wird von der optischen Abbildungseinheit 1 empfangen, mit der Bildinformationen auf dem Dokument 6 ausgelesen werden.
In der ersten Ausführungsform wird das Dokument 6, damit die optische Abbildungseinheit 1 zweidimensionale Bildinformationen auf dem Dokument 6 erfassen kann, durch eine Fördereinheit (nicht dargestellt) entlang der oberen Glasplatte 7 in einer Hilfsabtastrichtung (d.h. Y-Achsenrichtung) orthogonal zu einer Hauptabtastrichtung (d.h. X-Achsenrichtung) befördert. Dieser Vorgang ermöglicht es, das gesamte Dokument zu scannen 6. Es ist übrigens auch möglich, den Scan des gesamten Dokuments 6 auszuführen, indem die optische Abbildungseinheit 1 in Richtung der Y-Achse bewegt wird, während das Dokument 6 unbewegt liegt.
Das Dokument 6 ist ein Beispiel für ein Bilderfassungsziel, das von der optischen Abbildungseinheit 1 erfasst wird. Bei dem Dokument 6 handelt es sich z. B. um einen Ausdruck, der mit Zeichen, einem Bild oder Ähnlichem bedruckt wurde. Das Dokument 6 ist auf einer vorgegebenen Fläche S angeordnet. Die Fläche S ist eine Ebene, auf der das Dokument 6 liegt, d. h. eine Ebene auf der oberen Glasplatte 7. Die obere Glasplatte 7 befindet sich zwischen dem Dokument 6 und der optischen Abbildungseinheit 1. Die Dicke der oberen Glasplatte 7 beträgt z. B. 1,0 mm. Die Struktur zum Auflegen des Dokuments 6 auf die Referenzfläche S ist übrigens nicht auf die obere Glasplatte 7 beschränkt.
Die Bildlesevorrichtung 100 umfasst ein Glaselement 52 als ein erstes Glaselement eine Mehrzahl von Mikrolinsen 14 als eine Mehrzahl von Kondensorlinsen, ein lichtblockierendes Element 12 als ein erstes lichtblockierendes Element, ein Glaselement 51 als ein zweites Glaselement, ein lichtblockierendes Element 11 als ein zweites lichtblockierendes Element, ein Glaselement 53 als ein drittes Glaselement, ein lichtblockierendes Element 15 als ein drittes lichtblockierendes Element, und eine Abbildungselementeinheit 3 als eine Sensoreinheit. Das Glaselement 52, die Mikrolinsen 14, das lichtblockierende Element 12, das Glaselement 51, das lichtblockierende Element 11, das Glaselement 53, das lichtblockierende Element 15 und die Abbildungselementeinheit 3 bilden die optische Abbildungseinheit 1.
Das Glaselement 52 ist ein lichtdurchlässiges Element, z. B. ein Glassubstrat, durch das Licht hindurchdringen kann. Das Glaselement 52 hat eine Fläche 52a als erste Fläche und eine Fläche 52b als zweite Fläche auf einer der Fläche 52a gegenüberliegenden Seite.
Die Mehrzahl von Mikrolinsen 14 ist auf der Fläche 52a des Glaselements 52 vorgesehen. Die Mikrolinsen 14 haben die Aufgabe, das vom Dokument 6 reflektierte Licht zu bündeln. Die Mikrolinse 14 ist eine konvexe Linse. Die Mehrzahl der Mikrolinsen 14 ist so angeordnet, dass sie jeweils einer Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln 10 entsprechen. In der ersten Ausführungsform liegen die mehreren Mikrolinsen 14 und die mehreren lichtempfangenden Pixeln 10 jeweils übereinander, wenn sie in Richtung der Z-Achse betrachtet werden.
Die mehreren Mikrolinsen 14 sind in zwei Reihen angeordnet. Die Mikrolinsen 14 in jeder Zeile sind in Richtung der X-Achse angeordnet. Außerdem ist die Mehrzahl der Mikrolinsen 14 in einem Hahnentrittmuster angeordnet. In der ersten Ausführungsform ist der Durchmesser der Mikrolinse 14 auf eine vorgegebene Größe in einem Bereich von einigen Mikrometern bis zu einigen Millimetern eingestellt. Der Krümmungsradius der Fläche der Mikrolinse 14 beträgt z. B. 0,33 mm. Die Mehrzahl der Mikrolinsen 14, die in dem Hahnentrittmuster angeordnet sind, bilden eine Mikrolinsenanordnung 60. In 2 ist eine optische Achse der Mikrolinse 14 durch ein Bezugszeichen 40 dargestellt.
Das lichtblockierende Element 12 ist auf der Fläche 52b des Glaselements 52 vorgesehen. Das lichtblockierende Element 12 ist nämlich auf der Fläche 52b auf der Seite der lichtempfangenden Pixel 10 des Glaselements 52 ausgebildet. Das lichtblockierende Element 12 weist eine Mehrzahl von Öffnungen 32 als erste Öffnungen auf. Das vom Dokument 6 reflektierte Licht gelangt durch jede der Mehrzahl von Öffnungen 32. Die Öffnungen 32 haben eine quadratische Form von z. B. 80 µm × 80 µm. Die oben beschriebenen Mikrolinsen 14 sind über das Glaselement 52 in Richtung der optischen Achse (d. h. in Richtung der Z-Achse) von der Mehrzahl der Öffnungen 32 entfernt angeordnet.
Die mehreren Öffnungen 32 sind jeweils an Positionen angeordnet, die der Mehrzahl von Mikrolinsen 14 entsprechen. In Richtung der Z-Achse gesehen, liegen die mehreren Öffnungen 32 und die mehreren Mikrolinsen 14 jeweils übereinander. Darüber hinaus sind die mehreren Öffnungen 32 an Positionen angeordnet, die jeweils den mehreren lichtempfangenden Pixeln 10 entsprechen. In Richtung der Z-Achse gesehen liegen die mehreren Öffnungen 32 und die mehreren lichtempfangenden Pixel 10 jeweils übereinander. Die Mehrzahl der Öffnungen 32 sind in zwei Reihen angeordnet. Die Öffnungen 32 in jeder Zeile sind in Richtung der X-Achse angeordnet. Die Mehrzahl der Öffnungen 32 sind in dem Hahnentrittmuster angeordnet.
Das Glaselement 51 ist ein lichtdurchlässiges Element, z. B. ein Glassubstrat. Das Glaselement 51 hat eine Fläche 51a als dritte Fläche, die dem lichtblockierenden Element 12 überlagert ist, und eine Fläche 51b als vierte Fläche, die sich auf einer der Fläche 51a gegenüberliegenden Seite befindet.
Das lichtblockierende Element 11 ist auf der Fläche 51b des Glaselements 51 vorgesehen. Das lichtblockierende Element 11 ist nämlich auf der Fläche 51b auf der Seite der lichtempfangenden Pixel 10 des Glaselements 51 ausgebildet. Das lichtblockierende Element 11 hat eine Mehrzahl von Öffnungen 31 als eine Mehrzahl von zweiten Öffnungen. Das vom Dokument 6 reflektierte Licht gelangt durch jede der Mehrzahl von Öffnungen 31. Die Öffnungen 31 haben eine quadratische Form von z. B. 40 µm × 40 µm.
Die mehreren Öffnungen 31 sind jeweils an Positionen angeordnet, die den mehreren Öffnungen 32 entsprechen. In Richtung der Z-Achse gesehen, liegen die mehreren Öffnungen 31 und die mehreren Öffnungen 32 jeweils übereinander, und somit liegen auch die mehreren Öffnungen 31 und die mehreren Mikrolinsen 14 jeweils übereinander. Außerdem sind die mehreren Öffnungen 31 an Positionen angeordnet, die jeweils den mehreren lichtempfangenden Pixeln 10 entsprechen. In Richtung der Z-Achse gesehen liegen die mehreren Öffnungen 31 und die mehreren lichtempfangenden Pixeln 10 jeweils übereinander. Die Mehrzahl der Öffnungen 31 sind in zwei Reihen angeordnet. Die Öffnungen 31 in jeder Zeile sind in Richtung der X-Achse angeordnet. Darüber hinaus die Mehrzahl von Öffnungen 31 im Hahnentrittmuster angeordnet.
Ein Teil des lichtblockierenden Elements 11 mit Ausnahme der Öffnungen 31 entspricht einem lichtblockierenden Element 41, das das reflektierte Licht blockiert, und ein Teil des vorgenannten lichtblockierenden Elements 12 mit Ausnahme der Öffnungen 32 entspricht einem lichtblockierenden Element 42, das das reflektierte Licht blockiert. Das lichtblockierende Element 41 und das lichtblockierende Element 42 entsprechen lichtblockierenden Schichten, die aus Chromoxidschichten bestehen, die auf das Glaselement 51 aufgedampft werden. Die Öffnungen 31 und die Öffnungen 32 werden durch Ätzen der auf das Glaselement 51 aufgedampften Chromoxidschichten unter Verwendung von Maskenmustern gebildet.
Das Glaselement 53 ist ein lichtdurchlässiges Element, z. B. ein Glassubstrat, durch das Licht hindurchdringen kann. Das Glaselement 53 ist auf der Seite der lichtempfangenden Pixel 10 relativ zum Glaselement 51 angeordnet. Das Glaselement 53 weist eine Fläche 53a als fünfte Fläche auf, die dem lichtblockierenden Element 11 überlagert ist, und eine Fläche 53b als sechste Fläche, die sich auf einer der Fläche 53a gegenüberliegenden Seite befindet.
In der ersten Ausführungsform haben die Brechungsindizes des Glaselements 51, des Glaselements 52 und des Glaselements 53 denselben Wert, z. B. 1,52. Im Übrigen können die Brechungsindizes des Glaselements 51, des Glaselements 52 und des Glaselements 53 auch voneinander abweichen.
Das lichtblockierende Element 15 ist auf der Fläche 53b des Glaselements 53 vorgesehen. Das lichtblockierende Element 15 hat eine Mehrzahl von Öffnungen 34 als eine Mehrzahl von dritten Öffnungen. Die Öffnungen 34 haben eine quadratische Form, zum Beispiel 35 µm × 35 µm.
Die mehreren Öffnungen 34 sind jeweils an Positionen angeordnet, die den mehreren Öffnungen 31 entsprechen. In Richtung der Z-Achse gesehen, liegen die mehreren Öffnungen 34 und die mehreren Öffnungen 31 jeweils übereinander. Darüber hinaus sind die mehreren Öffnungen 34 an Positionen angeordnet, die jeweils den mehreren lichtempfangenden Pixeln 10 entsprechen. In Richtung der Z-Achse gesehen, liegen die mehreren Öffnungen 34 und die mehreren lichtempfangenden Pixeln 10 jeweils übereinander. Die Mehrzahl der Öffnungen 34 sind in zwei Reihen angeordnet. Die Öffnungen 34 in jeder Zeile sind in Richtung der X-Achse angeordnet. Darüber hinaus ist die Mehrzahl von Öffnungen 34 im Hahnentrittmuster angeordnet.
Ein Teil des lichtblockierenden Elements 15 mit Ausnahme der Öffnungen 34 ist ein lichtblockierendes Element 44, das das reflektierte Licht blockiert. Das lichtblockierende Element 44 ist eine lichtblockierende Schicht, die als dünner Film auf dem Glaselement 53 aufgebracht ist. Die Öffnungen 34 werden durch Ätzen einer auf das Glaselement 53 aufgedampften Chromoxidschicht unter Verwendung eines Maskenmusters gebildet.
4 ist eine Draufsicht auf einen Teil der in 1 gezeigten Abbildungselementeinheit 3. Wie in den 1 bis 4 gezeigt, umfasst die Sensoreinheit 3 einen Sensorchip 8 als Abbildungselementeinheit und ein Sensorsubstrat 9 als Bildelementsubstrat. Der Sensorchip 8 enthält eine Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln 10. Der Sensorchip 8 besteht z. B. aus Silizium. Der Sensorchip 8 ist auf dem Sensorsubstrat 9 vorgesehen. Das Sensorsubstrat 9 ist ein Montagesubstrat aus einem lichtundurchlässigen Element und entspricht z. B. einem Epoxidharz aus Glas. Der Sensorchip 8 ist elektrisch mit dem Sensorsubstrat 9 verbunden. Der Sensorchip 8 wird auf dem Sensorsubstrat 9 z.B. durch Drahtbonden befestigt.
Die Dicke t₁ des in 3 gezeigten Glaselements 51 beträgt hier z. B. t₁ = 210 µm. Die Dicke t₂ des Glaselements 52 beträgt z. B. t₂ = 700 µm. Die Dicke t₃ des Glaselements 53 beträgt z. B. t₃ = 210 µm. Das Glaselement 53 ist in einem Abstand von to von den lichtempfangenden Pixeln 10 in Richtung der Z-Achse angeordnet. Der Abstand to zwischen dem Glaselement 53 und den lichtempfangenden Pixeln 10 beträgt z. B. 250 µm.
Wird der Sensorchip 8 mittels Drahtbonden auf das Sensorsubstrat 9 montiert, können die Drähte in Richtung der +Z-Achse etwa 100 bis 200 µm aus der +Z-Achsenfläche des Sensorchips 8 herausragen. In der ersten Ausführungsform ist der Abstand to um 250 µm größer als die Länge der Drähte, so dass eine Behinderung zwischen den aus dem Sensorchip 8 herausragenden Drähten und dem Glaselement 53 vermieden werden kann. In der ersten Ausführungsform wird der Abstand to = 250 µm dadurch sichergestellt, dass zwischen dem Glaselement 53 und den lichtempfangenden Pixeln 10 ein Abstandselement (nicht dargestellt) mit einer Dicke von 250 µm angeordnet wird.
Wie in den 1 bis 4 dargestellt, sind die lichtempfangenden Pixel 10 an Positionen angeordnet, die den Öffnungen 34 entsprechen. Die Mehrzahl der lichtempfangenden Pixel 10 sind in der X-Achsenrichtung als vorgegebene Anordnungsrichtung angeordnet. Die Mehrzahl der lichtempfangenden Pixel 10 umfasst lichtempfangende Pixel 10 in einer ersten Zeile 10u, die der X-Achsenrichtung entsprechen, und lichtempfangende Pixel 10 in einer zweiten Zeile 10v, die der X-Achsenrichtung entsprechen. Die mehreren lichtempfangenden Pixel 10 sind nämlich in Richtung der X-Achse in zwei Zeilen angeordnet. Übrigens kann die Mehrzahl der lichtempfangenden Pixel 10 auch in Richtung der X-Achse in einer Zeile oder in drei oder mehr Zeilen angeordnet sein.
Die lichtempfangenden Pixel 10 sind Lichtempfangselemente, die das vom Dokument 6 reflektierte Licht empfangen. Die Größe eines lichtempfangenden Pixels 10 (d. h. des lichtempfangenden Bereichs) beträgt z. B. 200 µm × 200 µm. Der Abstand p zwischen den zentralen Positionen der lichtempfangenden Pixel 10, die in Richtung der X-Achse aneinandergrenzen, beträgt beispielsweise 250 µm. Der Abstand q zwischen den zentralen Positionen der lichtempfangenden Pixel 10 in Richtung der Y-Achse beträgt beispielsweise 250 µm.
Außerdem sind die mehreren lichtempfangenden Pixel 10 an voneinander verschiedenen Positionen in Richtung der X-Achse angeordnet. Weiterhin sind in 4 sind die mehreren lichtempfangenden Pixel 10 im Hahnentrittmuster angeordnet. Insbesondere sind die lichtempfangenden Pixel 10 in der zweiten Zeile 10v so angeordnet, dass sie in Richtung der X-Achse relativ zu den lichtempfangenden Pixeln 10 in der angrenzenden ersten Zeile 10u um einen Abstand p/2 als 1/2 des Intervalls p abweichen. Durch diese Anordnung befindet sich jedes der lichtempfangenden Pixel 10 in der zweiten Zeile 10v auf halbem Weg zwischen zwei in Richtung der X-Achse angrenzenden lichtempfangenden Pixeln 10 in der ersten Zeile 10u. Da die mehreren lichtempfangenden Pixel 10 in einem Hahnentrittmuster angeordnet sind, kann der Abstand zwischen zwei lichtempfangenden Pixeln 10, die in Richtung der X-Achse aneinander grenzen, groß gewählt werden, was einem großen effektiven Durchmesser der Mikrolinse 14 entspricht. Insbesondere ist die Mikrolinse 14 größer als die Öffnungsbreite einer Öffnung 33, die später noch beschrieben wird. Mit dieser Konfiguration kann die Lichtmenge, die von jedem lichtempfangenden Pixel 10 empfangen wird, erhöht werden.
Wie in den 1 bis 3 gezeigt, umfasst die optische Abbildungseinheit 1 ferner ein lichtblockierendes Element 13 als viertes lichtblockierendes Element. Das lichtblockierende Element 13 ist auf der Fläche 52a des Glaselements 52 vorgesehen. Das lichtblockierende Element 13 hat eine Mehrzahl von Öffnungen 33 als eine Mehrzahl von vierten Öffnungen. Die oben erwähnte Mehrzahl von Mikrolinsen 14 ist zwischen der Referenzfläche S und der Mehrzahl von Öffnungen 33 angeordnet. Die Öffnungen 33 werden nach demselben Verfahren wie die oben beschriebenen Öffnungen 31, 32 und 34 hergestellt. In 1 hat die Öffnung 33 eine kreisförmige Form. Eine Öffnungsfläche der Öffnung 33 ist größer als jede Öffnungsfläche der Öffnungen 31 und 32. Das heißt, ein Durchmesser (z. B. der in 10 dargestellte Durchmesser Φ, der später erläutert wird) als Öffnungsbreite der Öffnung 33 ist größer als jede Seite der Öffnungen 31 und 32. Außerdem ist der Durchmesser der Öffnung 33 kleiner als der effektive Durchmesser der Mikrolinse 14.
Der Durchmesser der Öffnung 33 beträgt z. B. 100 µm.Die mehreren Öffnungen 33 sind an Positionen angeordnet, die jeweils der Mehrzahl der lichtempfangenden Pixel 10 entsprechen. In der ersten Ausführungsform liegen die mehreren Öffnungen 33 und die mehreren lichtempfangenden Pixeln 10 jeweils übereinander, wenn sie in Richtung der Z-Achse betrachtet werden. Die Mehrzahl der Öffnungen 33 sind in zwei Reihen angeordnet. Die Öffnungen 33 in jeder Zeile sind in Richtung der X-Achse angeordnet. Die Mehrzahl der Öffnungen 33 sind im Hahnentrittmuster angeordnet. Außerdem liegen die mehreren Öffnungen 33 und die mehreren Öffnungen 31 jeweils übereinander . und entsprechend liegen zu den mehreren Öffnungen 32 übereinander. Außerdem sind die mehreren Öffnungen 33 an Positionen angeordnet, die jeweils den mehreren Mikrolinsen 14 entsprechen. In einer XY-Ebene entspricht die zentrale Position jeder Mehrzahl von Öffnungen 33 der zentralen Position der entsprechenden Mikrolinse 14.
Wie in 3 dargestellt, ist ein Teil des lichtblockierenden Elements 13 mit Ausnahme der Öffnungen 33 ein lichtblockierender Teil 43, der das reflektierte Licht blockiert. Das lichtblockierende Element 43 ist eine lichtblockierende Schicht, die als dünner Film auf dem Glaselement 52 aufgebracht ist. Eine andere Konfiguration des lichtblockierenden Elements 13 wird im Übrigen später beschrieben.
Im Folgenden wird der Aufbau der optischen Beleuchtungseinheit 2 beschrieben. 5 ist eine Darstellung, die schematisch die Konfiguration der in 1 gezeigten optischen Beleuchtungseinheit 2 und das von der optischen Beleuchtungseinheit 2 ausgestrahlte Beleuchtungslicht zeigt. Wie in den 2 und 5 dargestellt, umfasst die optische Beleuchtungseinheit 2 eine Lichtquelle 20 und ein Lichtleitelement 21. Die Lichtquelle 20 ist an einer Endfläche 21a des Lichtleitelements 21 angeordnet. Die Lichtquelle 20 strahlt Licht 20a in das Innere des Lichtleitelements 21. Die Lichtquelle 20 ist z. B. eine Halbleiterlichtquelle. Die Halbleiterlichtquelle ist z. B. eine LED (Light Emitting Diode) oder ähnliches.
Wie in 5 dargestellt, lenkt das Lichtleitelement 21 das von der Lichtquelle 20 ausgestrahlte Licht 20a auf das Dokument 6. Das Lichtleitelement 21 ist beispielsweise ein zylindrisches Element aus einem lichtdurchlässigen Harzmaterial. Das von der Lichtquelle 20 ausgestrahlte Licht 20a breitet sich unter wiederholter Totalreflexion im Lichtleitelement 21 aus. Ein Streubereich 22 ist in einem Teilbereich einer inneren Seitenfläche des Lichtleitelements 21 ausgebildet. Das auf den Streubereich 22 treffende Licht 20a wird gestreut und entspricht dem Streulicht. Ein Teil des gestreuten Lichts dient dann als Beleuchtungslicht 25, das das Dokument 6 beleuchtet.
Das auf das Dokument 6 auftreffende Beleuchtungslicht 25 wird von dem Dokument 6 reflektiert und entspricht dem reflektierten Licht. Das reflektierte Licht passiert nacheinander die Mikrolinsen 14, die Öffnungen 33, das Glaselement 52, die Öffnungen 32, das Glaselement 51, die Öffnungen 31, das Glaselement 53 und die in 1 dargestellten Öffnungen 34 und tritt in die lichtempfangenden Pixel 10 ein.
<Bedingungen für die Aufnahme eines Bildes, das nicht durch Streulicht beeinträchtigt wird>
Nachfolgend werden die Bedingungen für die Bildlesevorrichtung 100 zur Aufnahme eines nicht durch Streulicht beeinträchtigten Bildes anhand von 6 beschrieben. 6 ist eine Darstellung, die einen Teil der in 3 dargestellten Konfiguration der Bildlesevorrichtung 100 und das reflektierte Licht zeigt, das durch die Öffnungen 32 und 31 hindurchgeht. Die Bedingungen für die Aufnahme eines Bildes, das nicht durch das Streulicht in Richtung der X-Achse beeinträchtigt wird, entsprechen 6 und werden im Folgenden beschrieben. Übrigens sind in 6 mehrere in X-Achsenrichtung angeordnete lichtempfangende Pixel 10 auch als lichtempfangende Pixel 10a, 10b und 10c dargestellt. In ähnlicher Weise entspricht eine Mehrzahl von Öffnungen 31 auch den Öffnungen 31a, 31b und 31c, eine Mehrzahl von Öffnungen 32 auch den Öffnungen 32a, 32b und 32c und eine Mehrzahl von Öffnungen 34 auch den Öffnungen 34a, 34b und 34c. Ferner wird in der folgenden Beschreibung eine gerade Linie, die die Mitte einer Öffnung 32, die Mitte einer Öffnung 31, die Mitte einer Öffnung 34 und ein lichtempfangendes Pixel 10 verbindet, als optische Achse 40a, 40b, 40c bezeichnet.
In 6 ist das vom Dokument 6 (siehe 1) reflektierte Licht, das den Öffnungen 32 und den Öffnungen 31 entspricht, als Strahlen L1, L2 und L3 dargestellt. Der Strahl L1 tritt durch die Öffnung 32a und die Öffnung 31a und danach durch die Öffnung 34a in das lichtempfangende Pixel 10a ein. Wie oben beschrieben, hat das lichtempfangende Pixel 10a eine ausreichend große Fläche, so dass der gesamte Strahl, der durch die drei auf derselben optischen Achse 40a ausgerichteten Öffnungen 32a, 31a und 34a hindurchgeht, beim lichtempfangenden Pixel 10a ankommt. In diesem Fall ist die Öffnung 34a ein praktischer Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 10a.
Der Strahl L2 ist ein Strahl, der durch die Öffnungen 32b und 31b verläuft, die auf der optischen Achse 40b liegen, die sich von der optischen Achse 40a unterscheidet. Der Strahl L3 ist ein Strahl, der durch die Öffnung 31c auf der optischen Achse 40c verläuft, die sich von der optischen Achse 40a unterscheidet. Der Strahl L2 und der Strahl L3 entsprechen nicht dem lichtempfangenden Pixel 10a. Daher ist die optische Abbildungseinheit 1 in der Lage, ein Bild zu erfassen, das nicht durch das Streulicht in Richtung der X-Achse beeinträchtigt wird. In der ersten Ausführungsform tritt ein Strahl, der durch eine Öffnung 32 und eine Öffnung 31 hindurchtritt, die auf einer optischen Achse eines lichtempfangenden Pixels 10 liegen, in das lichtempfangende Pixel 10 auf der optischen Achse ein. Das heißt, die lichtempfangenden Pixel 10 und die Öffnungen 31 entsprechen optisch einander und die lichtempfangenden Pixel 10 und die Öffnungen 32 entsprechen optisch einander.
7A und 7B sind Darstellungen zur Erläuterung der Bedingungen, unter denen das reflektierte Licht nach dem Durchgang durch eine Öffnung 32 und eine Öffnung 31, die einer Öffnung 34 entspricht, durch die Öffnung 34 in der Bildlesevorrichtung 100 gelangt. In den 7A und 7B ist die Dicke des Glaselements 51 als Dicke t₁, die Dicke des Glaselements 53 als Dicke t₃, der Brechungsindex des Glaselements 51 als Brechungsindex n₁ und der Brechungsindex des Glaselements 53 als Brechungsindex n₃ dargestellt. Wenn die folgenden Bedingungen 1 und 2 beide erfüllt sind, tritt nur das reflektierte Licht nach dem Durchgang durch die Öffnung 32 und die Öffnung 31 durch die Öffnung 34 als der praktische Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 10.
(Bedingung 1)
Von den Strahlen, die durch eine Öffnung 32 und eine Öffnung 31 hindurchgehen, deren optische Achsen sich voneinander unterscheiden, gibt es keinen Strahl, der durch eine Öffnung 34 verläuft.
(Bedingung 2)
Ein Strahl, der durch eine Öffnung 32 und eine Öffnung 31, die die gleiche optische Achse haben, hindurchgegangen ist, trifft nicht auf eine andere Öffnung 34 als die Öffnung 34 auf der gleichen optischen Achse.
Die Bedingung 1 und Bedingung 2 werden im Folgenden anhand der 7A und 7B erläutert.
Für die Bedingung 1 ist eine hinreichende Bedingung, dass der kleinste Einfallswinkel θ₁ eines Strahls in einer Öffnung 32 unter den Einfallswinkeln der Strahlen, die durch eine Öffnung 32 und eine Öffnung 31 mit voneinander verschiedenen optischen Achsen hindurchgehen, den folgenden Ausdruck (1) erfüllt: $n_{1} \cdot sin θ_{1} > 1$
Der Grund, warum die Erfüllung von Ausdruck (1) eine hinreichende Bedingung für die Bedingung 1 ist, wird im Folgenden erläutert. In 7A ist der Strahl mit dem Einfallswinkel θ₁ als Strahl L4 dargestellt. Der Strahl L4 ist ein Strahl, der durch einen linken Endpunkt P4 in einer Öffnung 32w und einen rechten Endpunkt in einer Öffnung 31v verläuft. Der Einfallswinkel θ₁ und der Abstrahlwinkel θ₃ erfüllen den folgenden Ausdruck (2) nach dem Snel-I'schen Gesetz, wobei θ₃ den Abdtrahlwinkel des Strahls L4 beim Eintritt in das Glaselement 53 darstellt: $n_{1} \cdot sin θ_{1} = n_{3} \cdot sin θ_{3}$
Der Einfallswinkel des Strahls L4 beim Auftreffen auf eine Fläche des Glaselements 53 auf der Seite der -Z-Achse ist der Winkel θ₃. Befindet sich eine Einfallsposition des Strahls L4 in diesem Fall auf dem lichtblockierenden Element 15, wird der Strahl L4 unabhängig vom Einfallswinkel blockiert und kommt somit nicht durch die Öffnungen 34. Befindet sich dagegen die Einfallstelle des Strahls L4 in der Öffnung 34, so wird aus dem Ausdruck (1) und dem Ausdruck (2) der folgende Ausdruck (3) abgeleitet: $n_{3} \cdot sin θ_{3} > 1$
Der Ausdruck (3) besagt, dass der Strahl L4, dessen Einfallswinkel θ₃ ist, an der Öffnung 34 totalreflektiert wird, so dass der Strahl L4 nicht durch die Öffnung 34 verläuft. Selbst unter der Annahme, dass der Einfallswinkel des in die Öffnung 32 eintretenden Strahls L4 größer ist als der Einfallswinkel θ₁, ist der Ausdruck (1) erfüllt und entspricht somit der Totalreflexion des Strahls L4 an der Öffnung 34, selbst wenn der Strahl L4 an der Öffnung 34 ankommt. Der Strahl L4 geht also auch in diesem Fall nicht durch die Öffnung 34. Dementsprechend ist die Erfüllung des Ausdrucks (1) eine hinreichende Bedingung für die Bedingung 1.
Nachfolgend wird die Bedingung des Ausdrucks (1) unter Verwendung von Parametern für die Dicke und die Öffnungsbreite des Glaselements 51 ausgedrückt. Halbe Öffnungsbreiten als 1/2 der Öffnungsbreiten der Öffnung 31, der Öffnung 32 und der Öffnung 34 in Richtung der X-Achse werden jeweils als X₁, X₂ und X₄ dargestellt. Der Abstand D₁ in Richtung der X-Achse zwischen einem Ende der Öffnung 32w in Richtung der -X-Achse und einem Ende der Öffnung 31v in Richtung der +X-Achse ergibt sich aus dem folgenden Ausdruck (4): $D_{1} = p - X_{1} - X_{2}$
Wie aus 7A hervorgeht, gilt für den Einfallswinkel θ₁ des Strahls L4 die Beziehung des folgenden Ausdrucks (5): $tan θ_{1} = D_{1} {/t}_{1} = (p - X_{1} - X_{2}) {/t}_{1}$
Aus dem Ausdruck (1) und dem Ausdruck (5) ergibt sich in Bezug auf die Dicke t₁ des Glaselements 51, das die oben genannte Bedingung 1 erfüllt, der folgende Ausdruck (6): $t_{1} < \sqrt{n_{1}^{2} - 1} \cdot (p - X_{1} - X_{2})$
Der Strahl L4 erfüllt nämlich die Bedingung der Totalreflexion, wenn die Dicke t₁ des Glaselements 51 kleiner als der Wert auf der rechten Seite des Ausdrucks (6) ist. In diesem Fall ist die vorgenannte Bedingung 1 erfüllt.
Die oben genannte Bedingung 2 wird im Folgenden anhand von 7B erläutert. Die folgende Erläuterung erfolgt z.B. anhand einer Öffnung 34b aus der Mehrzahl der Öffnungen 34 und Öffnungen 34a und 34c, die in X-Achsenrichtung beidseitig an die Öffnung 34b anschließen. Die vorgenannte Bedingung 2 ist erfüllt, wenn ein Strahl L6, der durch einen Punkt P5 in der Öffnung 32b, die die Öffnung 34b überlagert, und einen Punkt P6 in der Öffnung 31b, die die Öffnung 34b überlagert, in einem Bereich zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 34c eintrifft und weder in die Öffnung 34a noch in die Öffnung 34c eintritt. Der Bereich zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 34c entspricht einem Bereich, der zwischen dem rechten Ende der Öffnung 34a und dem linken Ende der Öffnung 34c liegt, wie in 7B dargestellt.
Der in 7B gezeigte Strahl L6 ist ein Strahl, der durch die Öffnung 32b und die Öffnung 31b verläuft, die übereinanderliegen. In 7B verläuft der Strahl L6 durch einen Endteil der Öffnung 32b, der der Öffnung 32c am nächsten liegt, und danach durch einen Endteil der Öffnung 31b, der der Öffnung 31a am nächsten liegt. Der Strahl L6, der die Öffnung 31b durchquert hat, trifft auf einen Punkt Qo. Dabei stellt der Punkt Qo einen Punkt in einem Bereich zwischen der Öffnung 34a und der Öffnung 34b dar, in dem der Strahl L6 angekommen ist. In 7B stellt der Punkt Qo einen Punkt dar, der in Richtung der -X-Achse am weitesten von der Öffnung 34b entfernt ist, d. h. einen Punkt, der der Öffnung 34a am nächsten ist. Wenn der Strahl L6 am Punkt Qo als einem Punkt auf der Seite der Öffnung 34b relativ zu einem Ende der Öffnung 34a, das der Öffnung 34b am nächsten liegt, eintrifft, trifft der Strahl, der die Öffnung 32b und die Öffnung 31b durchquert hat, nicht auf eine andere Öffnung (z. B. die Öffnung 34a oder die Öffnung 34c) als die Öffnung 34b.
Dabei stellt α₁ den Abstrahlwinkel des Strahls L6 und α₂ den Einfallswinkel des Strahls L6 dar. Der Einfallswinkel α₂ ergibt sich aus dem folgenden Ausdruck (7): $tan α_{2} = (X_{1} + X_{2}) {/t}_{1}$
Nach dem Snell'schen Gesetz wird die Beziehung zwischen dem Abstrahlwinkel α₁ und dem Einfallswinkel α₂ durch den folgenden Ausdruck dargestellt (8): $n_{1} \cdot sin α_{2} = n_{3} \cdot sin α_{1}$
Der Abstand D₂ zwischen der optischen Achse 40b und dem Punkt Qo ergibt sich aus dem folgenden Ausdruck (9): $D_{2} = X_{1} + t_{3} \cdot tan α_{1}$
Dabei wird die Bedingung, dass sich der Punkt Qo auf der Seite der Öffnung 34b relativ zum Ende der Öffnung 34a in Richtung der +X-Achse befindet, durch den folgenden Ausdruck (10) dargestellt: $p - X_{4} > X_{1} + t_{3} \cdot tan α_{1}$
Aus den Ausdrücken (7) bis (10) ergibt sich für die Dicke t₁ des Glaselements 51, das die vorgenannte Bedingung 2 erfüllt, der folgende Ausdruck (11): $t_{1} > (X_{1} + X_{2}) - \sqrt{{(\frac{n_{1}}{n_{2}})}^{2} - 1 + \frac{{(n_{1} / n_{2})}^{2} \cdot t_{2}^{2}}{{(p - X_{1} - X_{4})}^{2}}}$
Die oben genannte Bedingung 2 ist nämlich erfüllt, wenn die Dicke t₁ des Glaselements 51 größer ist als der Wert auf der rechten Seite des Ausdrucks (11). Da der Brechungsindex n₁ des Glaselements 51 und der Brechungsindex n₃ des Glaselements 53 in der ersten Ausführungsform gleich sind, wird der Ausdruck (11) durch den folgenden Ausdruck (12) dargestellt: $t_{1} > t_{3} \cdot (X_{1} + X_{2}) / (p - X_{1} - X_{4})$
In einem Beispiel der ersten Ausführungsform sind X₁ = 20 µm, X₂ = 40 µm, X₄ = 20 µm, t₃ = 210 µm, p = 250 µm, und n₁ = 1,52. Werden diese Werte in die rechten Seiten von Ausdruck (6) und Ausdruck (12) eingesetzt, so entsprechen die rechten Seiten der Ausdrücke den Werten 217 µm bzw. 60 µm. Somit entspricht t₁ = 210 µm sowohl dem Ausdruck (6) als auch dem Ausdruck (12).
Nachfolgend wird die Anordnung der mehreren lichtempfangenden Pixel 10 anhand von 4 erläutert. Die mehreren lichtempfangenden Pixel 10 sind in mehreren Zeilen und mehreren Spalten (Zeilen) angeordnet. In 4 sind die mehreren lichtempfangenden Pixel 10 im Hahnentrittmuster angeordnet. Angenommen, eine Auflösung, die derjenigen der Bildlesevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform entspricht, wird in einer Bildlesevorrichtung erzielt, in der die mehreren lichtempfangenden Pixel in einer Zeile angeordnet sind, wobei ein Anordnungsabstand der lichtempfangenden Pixel in der Hauptabtastrichtung (d. h. in Richtung der X-Achse) ein halber Wert (d. h. 125 µm) des Anordnungsabstands der lichtempfangenden Pixel 10 in der ersten Ausführungsform ist. Mit anderen Worten, der Anordnungsabstand der lichtempfangenden Pixel 10, die in derselben Zeile angeordnet sind, kann in der Bildlesevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform lang eingestellt werden.
Im Gegensatz dazu ist es in der Bildlesevorrichtung, in der mehrere lichtempfangende Pixel in einer Zeile angeordnet sind, schwierig, die Dicke t₁ zu erhalten, die den beiden vorgenannten Ausdrücken (6) und (12) entspricht, während die Öffnungshalbbreiten der Öffnungen auf großen Werten gehalten werden. Übrigens gibt es auch in dem Fall, in dem die mehreren lichtempfangenden Pixel in einer Zeile angeordnet sind, die Dicke t₁ als einen Parameter, der sowohl den Ausdruck (6) als auch den Ausdruck (12) erfüllt. Daher werden die obigen Erläuterungen (z.B. die Erläuterungen zu den vorgenannten Bedingungen 1 und 2), mit Ausnahme der Erläuterungen zu der Konfiguration, in der die mehreren lichtempfangenden Pixel 10 in zwei Zeilen angeordnet sind, auch in dem Fall angewandt, in dem die mehreren lichtempfangenden Pixel in einer Zeile angeordnet sind.
Als Nächstes werden die Bedingungen beschrieben, unter denen ein Strahl nach dem Passieren einer Öffnung 32 und einer Öffnung 31, die an Positionen angeordnet sind, die einem lichtempfangenden Pixel 10 entsprechen, das zu einer der beiden Zeilen der lichtempfangenden Pixel 10 gehört, nicht in ein lichtempfangendes Pixel 10 eintritt, das zu der anderen Zeile der Bildlesevorrichtung 100 gehört. 8 ist eine Querschnittsansicht der in 1 gezeigten Bildlesevorrichtung 100 entlang der Linie A8 - A8. 8 ist ein Querschnitt durch eine Ebene, die den in 1 dargestellten Punkten P1 und P2 entspricht. Im Übrigen werden in der folgenden Beschreibung die in der ersten Zeile 10u (siehe 4) angeordneten Öffnungen 34 auch als Öffnungen 34a und die in der zweiten Zeile 10v (siehe 4) angeordneten Öffnungen 34 auch als Öffnungen 34e dargestellt. Die ersten und zweiten Öffnungen 31 und 32, die der Öffnung 34a überlagert sind, werden auch als Öffnungen 31a und 32a dargestellt, und die ersten und zweiten Öffnungen 31 und 32, die der Öffnung 34e überlagert, werden auch als Öffnungen 31e und 32e dargestellt. Die Mikrolinse 14, die der Öffnung 32a überlagert ist, wird auch als Mikrolinse 14a dargestellt, und die Mikrolinse 14, die der Öffnung 32e überlagert ist, wird auch als Mikrolinse 14e dargestellt. Die optische Achse der Mikrolinse 14a entspricht einem Bezugszeichen 40a, und die optische Achse der Mikrolinse 14e entspricht einem Bezugszeichen 40e.
Im Folgenden werden die Bedingungen beschrieben, unter denen ein Strahl nach dem Durchgang durch eine Öffnung 32e und eine Öffnung 31e nicht in eine Öffnung 34a eintritt. Diese Beschreibung erfolgt unter Verwendung eines inversen Strahls L8 als virtueller Strahl, der von der Öffnung 34a in Richtung der Öffnung 31e verläuft, wie in 8 dargestellt. Der inverse Strahl L8 ist ein Strahl, der von einem Punkt R1 ausgeht, durch einen Punkt R2 verläuft und einem Punkt R3 entspricht. Der Punkt R1 ist ein Ende der Öffnung 34a, das der Öffnung 34e am nächsten liegt. Der Punkt R2 ist ein Ende der Öffnung 31e, das der Öffnung 31a am nächsten liegt. Der Punkt R3 ist ein Punkt, der auf einer Außenseite relativ zu einem Ende der Öffnung 32e liegt, das am weitesten von der Öffnung 32a entfernt ist. Trifft der inverse Strahl L8 auf den lichtblockierenden Teil 41 oder den lichtblockierenden Teil 42, so tritt der Strahl nach dem Durchgang durch die Öffnung 32e und die Öffnung 31e nicht in die Öffnung 34a ein. In 8 wird ein Fall beschrieben, in dem der inverse Strahl L8 auf den lichtblockierende Teil 42 trifft.
In 8 wird der Abstand zwischen dem Punkt R3 und der optischen Achse 40e als D₃ dargestellt, und eine Länge als 1/2 der Länge einer diagonalen Linie der Öffnung 32e in der quadratischen Form wird als X₂₀ dargestellt. Wenn der Abstand D₃ größer ist als die Länge X₂₀, trifft der inverse Strahl L8 auf den lichtblockierenden Teil 42. Dementsprechend tritt der Strahl nach dem Durchgang durch die Öffnung 32e und die Öffnung 31e nicht in die Öffnung 34a ein. Selbst davon ausgehend, dass der Abstand kleiner als die Länge X₂₀ ist und der inverse Strahl L8 durch die Öffnungen 32e hindurchgeht, trifft der inverse Strahl L8 auf den lichtblockierenden Teil 43 des lichtblockierenden Elements 13, wenn das in 4 gezeigte Intervall q lang ist. Selbst wenn der Abstand D₃ kleiner als die Länge X₂₀ ist, tritt der Strahl nach dem Durchgang durch die Öffnung 32e und die Öffnung 31e nicht in die Öffnung 34a ein, da der Abstand q groß ist und die Bildlesevorrichtung 100 das lichtblockierende Element 13 enthält.
<Wiederherstellung des Bildes>
Im Folgenden wird ein Verfahren für die optische Abbildungseinheit 1 zur Wiederherstellung des Bildes des Dokuments 6 auf der Grundlage der von den lichtempfangenden Pixeln 10 gewonnenen Bildinformationen beschrieben. In der ersten Ausführungsform ist die Mehrzahl der lichtempfangenden Pixel 10 in dem in 4 gezeigten Hahnentrittmuster angeordnet, und somit sind die zentrale Position der zur ersten Zeile 10u gehörenden lichtempfangenden Pixel 10 und die zentrale Position der zur zweiten Zeile 10v gehörenden lichtempfangenden Pixel 10 in Richtung der Y-Achse um den Abstand q voneinander abgewichen (verschoben). Wenn das Dokument 6 in Richtung der Y-Achse gescannt wurde, muss daher das Bild des Dokuments 6 in ein Bild ohne Verschiebung umgewandelt werden. Insbesondere kann eine Bildverarbeitungsschaltung (nicht gezeigt) nach dem Erfassen von Bildinformationen von den lichtempfangenden Pixeln 10 in der ersten Zeile 10u und von Bildinformationen von den lichtempfangenden Pixeln 10 in der zweiten Zeile 10v einen Prozess der Verschiebung der Bildinformationen in Richtung der Y-Achse um eine bestimmte Anzahl von Pixeln entsprechend dem Abstand q ausführen.
In 4 sind die lichtempfangenden Pixel 10 in der zweiten Zeile 10v so angeordnet, dass sie in Richtung der X-Achse relativ zu den lichtempfangenden Pixeln 10 in der ersten Zeile 10u um den Abstand p/2 als 1/2 des Abstands p abweichen. Die Bildverarbeitungsschaltung erfasst Ausgaben von den lichtempfangenden Pixeln 10 in einem Zeitintervall zum Transport des Dokuments 6 in Richtung der Y-Achse um den Abstand p/2. In der ersten Ausführungsform entspricht die Auflösung in der X-Achsen-Richtung und die Auflösung in der Y-Achsen-Richtung übrigens demselben Wert. Während der Abstand q, der den Verschiebungsbetrag der Bildinformation darstellt, ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands p/2 sein soll, ist der Abstand q nicht auf ein ganzzahliges Vielfaches des Abstands p/2 beschränkt. Es ist auch möglich, dass der Bildverarbeitungsschaltung die Leuchtdichtewerte an Subpixelpositionen mit Hilfe eines Pixelkomplementierungsprozesses schätzt und die Bildinformationen unter Verwendung der geschätzten Leuchtdichtewerte synthetisiert. Ferner ist es möglich, dass die Bildverarbeitungsschaltung das Timing für die lichtempfangenden Pixel 10, die zu der ersten Zeile 10u gehören, um Bildinformationen zu erhalten, und das Timing für die lichtempfangenden Pixel 10, die zu der zweiten Zeile 10v gehören, um Bildinformationen zu erhalten, voneinander verschiebt und die erhaltenen Bildinformationen miteinander kombiniert.
<Schärfentiefe>
Im Folgenden wird die Schärfentiefe der Bildlesevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. 9 ist eine Darstellung, die schematisch ein Strahlenbündel von reflektiertem Licht L11- L14 zeigt, die in das in 3 dargestellte lichtempfangende Pixel 10b eintreten. Wie in 9 gezeigt, sind in der Bildlesevorrichtung 100 die Mikrolinsen 14 in Richtung der +Z-Achse von dem lichtblockierenden Element 12 entfernt angeordnet. Insbesondere sind die Mikrolinsen 14 in ausreichendem Abstand vom lichtblockierenden Element 12 über das Glaselement 52 und das lichtblockierende Element 13 angeordnet.
10 ist eine Darstellung, die virtuelle inverse Strahlen 61b, 62b, 63b und 66b zeigt, die in Richtung der +Z-Achse von der Öffnung 34b in der Bildlesevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ausgehen. Der inverse Strahl 61b ist ein inverser Strahl, der in Richtung der +Z-Achse von einem Punkt auf der Fläche eines Objekts ausgeht, bei dem die Bildhöhe h = 0 ist. Der inverse Strahl 62b ist ein inverser Strahl, der in Richtung der +Z-Achse von einem Punkt auf der Fläche des Objekts ausgeht, wo die Bildhöhe h = Xo/2 ist. Der inverse Strahl 63b ist ein inverser Strahl, der in Richtung der +Z-Achse von einem Punkt auf der Fläche des Objekts ausgeht, an dem die Bildhöhe h = Xo ist. Der inverse Strahl 66b, der in Richtung der +Z-Achse von dem Punkt ausgeht, an dem die Bildhöhe h = Xo ähnlich wie der inverse Strahl 63b ist, wird durch das lichtblockierende Element 13 blockiert. In 10 ist zur Vereinfachung der Erklärung jedes Glaselement mit einem Brechungsindex n und einer Dicke t dargestellt, während es nach der Umwandlung in Luft mit einem Brechungsindex 1 und einer Dicke t/n durch einen Abstand ersetzt wird. Wie in 10 dargestellt, ist die Mikrolinse 14 in einem Abstand von t₂/n von der Öffnung 32b des lichtblockierenden Elements 12 angeordnet.
11 ist eine Darstellung, die die Verbreiterung der in 10 dargestellten inversen Strahlen 61b, 62b und 63b zeigt. In 11 ist die in 10 dargestellte optische Abbildungseinheit 1 verkleinert, um die Verbreiterung der inversen Strahlen 61b, 62b und 63b hervorzuheben. In der Bildlesevorrichtung 100 ist die Brennweite der Mikrolinse 14b so eingestellt, dass der Brennpunkt eines Punktes der Öffnung 34b an einem Punkt liegt (z. B. an einer Position, die 3,0 mm in Richtung der +Z-Achse von der optischen Abbildungseinheit 1 entfernt ist), der zwischen einem Ziel 71 und einem Ziel 72 liegt. Wie in den 10 und 11 gezeigt, wurden die Hauptstrahlen der Strahlenbündel der inversen Strahlen 61b, 62b und 63b nach dem Durchgang durch die Mikrolinse 14b im Wesentlichen parallel zu der Z-Achsenrichtung. Hier ist der Hauptstrahl ein Strahl, der durch den Mittelpunkt des Strahlenbündels verläuft.
In 11 ist eine Position, an der die Verbreiterung des Strahlenbündels der inversen Strahlen 61b, 62b und 63b zu einem Bereich wird, der zwei Pixeln auf dem Dokument 6 (in 1 dargestellt) entspricht, als Position 70 dargestellt. Außerdem wird der Abstand zwischen der optischen Abbildungseinheit 1 und der Position 70 als L_z dargestellt. Außerdem ist in 11 eine zur XY-Ebene parallele Ebene, die einem Punkt entspricht, in dem die inversen Strahlen 61b und 63b kondensiert werden, als Ebene 80 dargestellt, und der Abstand von der Mikrolinse 14b zur Ebene 80 wird als L₂ dargestellt.
Bei der Bildlesevorrichtung 100 beträgt der Abstand L_z z. B. 3,5 mm. Dementsprechend kann in der Bildlesevorrichtung 100 eine ausreichend große Schärfentiefe sichergestellt werden, selbst wenn die obere Glasplatte 7 und die optische Beleuchtungseinheit 2 zwischen der Öffnung 32b und der Bezugsfläche S angeordnet sind. Wenn beispielsweise ein Abstand von 1,5 mm erforderlich ist, um die obere Glasplatte 7 und die optische Beleuchtungseinheit 2 anzuordnen, kann eine Schärfentiefe von 2,0 mm erzielt werden. Dementsprechend groß ist die Schärfentiefe, da die Mikrolinse 14b von der Öffnung 32 der Bildlesevorrichtung 100 entfernt angeordnet ist. Außerdem kann in der Bildlesevorrichtung 100 die Schärfentiefe auch dann erweitert werden, wenn die Halbbreite Xo des lichtempfangenden Pixels 10, die Öffnungshalbbreite X₁ der Öffnung 31 und die Öffnungshalbbreite X₂ der Öffnung 32 groß eingestellt sind. Daher kann in der Bildlesevorrichtung 100 die Schärfentiefe vergrößert werden, während gleichzeitig die Lichtmenge des reflektierten Lichts, das durch die einzelnen Öffnungen 34 hindurchtritt, erhöht wird, d. h. die Lichtmenge, die von jedem lichtempfangenden Pixel 10 empfangen wird.
<Position des Brennpunkts des Kondensorlinse>
Im Folgenden wird die Position eines Brennpunkts F der Mikrolinse 14 (d.h. eine Position, an der ein Brennpunkt gebildet wird, wenn parallele Strahlen von der Seite des Dokuments 6 einfallen), die zur Verringerung der Verbreiterung der inversen Strahlen erforderlich ist, anhand eines Ergebnisses der Verfolgung der inversen Strahlen beschrieben. 12A ist eine Darstellung, die virtuelle inverse Strahlen zeigt, die in Richtung der +Z-Achse von der Öffnung 34b in einer Bildlesevorrichtung 100a gemäß einem ersten Vergleichsbeispiel ausgehen.
Wie in 12A gezeigt, überschneidet sich im ersten Vergleichsbeispiel die Position des Brennpunkts der Mikrolinse 14b in Richtung der Z-Achse mit der Position der Öffnung 34b in Richtung der Z-Achse. In diesem Fall durchdringen inverse Strahlen, die von einem Punkt der Öffnung 34b ausgehen, die Mikrolinse 14b und gehen danach in parallele Strahlen über, die die gleiche Breite wie ein Öffnungsbereich einer Öffnung 33b haben. Da die Öffnung 34b eine bestimmte Fläche hat, durchläuft der Hauptstrahl eines Strahlenbündels, das in umgekehrter Richtung von einem von seiner optischen Achse abweichenden Punkt auf der Öffnung 34b ausgesandt wird, die Mikrolinse 14b und verläuft anschließend in einer Richtung, die sich allmählich von der optischen Achse entfernt. Mit zunehmender Entfernung von der Mikrolinse 14b nimmt daher die Breite der von der gesamten Öffnung 34b ausgehenden inversen Strahlen zu. Das heißt, die Schärfentiefe ist im ersten Vergleichsbeispiel gering, da der Abstand L_z, der den Abstand zwischen der Mikrolinse 14 und der Ebene 70 darstellt, gering ist.
12B ist eine Darstellung, die virtuelle inverse Strahlen zeigt, die in Richtung der +Z-Achse von der Öffnung 34b in einer Bildlesevorrichtung 100b gemäß einem zweiten Vergleichsbeispiel ausgehen. Im zweiten Vergleichsbeispiel überschneidet sich die Position des Brennpunkts F der Mikrolinse 14b in Richtung der Z-Achse mit der Position der Öffnung 32b in Richtung der Z-Achse. Im zweiten Vergleichsbeispiel ist die Brennkraft der Mikrolinse 14b stärker und die Position 80, an der die inversen Strahlen kondensiert werden, liegt näher an der Mikrolinse 14b. So ist im zweiten Vergleichsbeispiel die Aufweitung der inversen Strahlen nach dem Durchgang durch die Ebene 80 größer und der Abstand L_z ist klein. Dementsprechend ist die Schärfentiefe der Bildlesevorrichtung 100b gemäß dem zweiten Vergleichsbeispiel ähnlich gering wie die Schärfentiefe der Bildlesevorrichtung 100a gemäß dem ersten Vergleichsbeispiel.
13 ist eine Darstellung, die virtuelle inverse Strahlen zeigt, die in Richtung der +Z-Achse von der Öffnung 34b in der Bildlesevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ausgehen. In der Bildlesevorrichtung 100 befindet sich die Position des Brennpunkts F der Mikrolinse 14b in Richtung der Z-Achse zwischen der Öffnung 34b und der Öffnung 31b. Bei der Bildlesevorrichtung 100 ist der Abstand L_z im Vergleich zum ersten und zweiten Vergleichsbeispiel größer und die Schärfentiefe kann erweitert werden. Wie oben beschrieben, kann durch die Einstellung der Position des Brennpunkts F der Mikrolinse 14b zwischen der Öffnung 34b und der Öffnung 32b die Verbreiterung der inversen Strahlen verringert werden und die Schärfentiefe der Bildlesevorrichtung 100 kann erweitert werden. Der Bereich zwischen der Öffnung 34b und der Öffnung 32b ist ein Bereich, der zwischen der Fläche des lichtblockierenden Elements 12 auf der Seite der -Z-Achse und der Fläche des lichtblockierenden Elements 15 auf der Seite der +Z-Achse liegt (siehe 2).
<Weitere Konfiguration des lichtblockierenden Elements 13>
Nachfolgend wird eine andere Konfiguration des lichtblockierenden Elements 13 anhand der 1, 2, 3 und 10 beschrieben. Die Öffnungsbreite (d. h. der Durchmesser) der Öffnung 33 des lichtblockierenden Elements 13 ist kleiner als der effektive Durchmesser der Mikrolinse 14. Daher trifft der in 10 dargestellte inverse Strahl 66b auf das lichtblockierende Element 13. Da der inverse Strahl 66b ein inverser Strahl ist, der von einem Ende der Öffnung 34b in Richtung der X-Achse in Richtung der +Z-Achse verläuft, haben alle in die Öffnung 34b eintretenden Strahlen die Öffnung 33b durchquert. Wenn nämlich das auf dem Dokument 6 erzeugte reflektierte und gestreute Licht an einer Stelle außerhalb der Mikrolinse 14 eintrifft, wird das Licht durch das lichtblockierende Element 13 blockiert und gelangt somit nicht in die Öffnungen 34b. Dementsprechend wird eine Verschlechterung des Bildkontrasts oder das Auftreten von Geisterbildern in der Bildlesevorrichtung 100 verhindert, und somit ist die Bildlesevorrichtung 100 in der Lage, ein Bild mit ausgezeichneter Bildqualität auszulesen.
<Beziehung zwischen Temperaturänderung und der vom lichtempfangenden Pixel entsprechenden Lichtmenge>
Nachfolgend wird der Zusammenhang zwischen der Temperaturänderung und der vom lichtempfangenden Pixel empfangenen Lichtmenge anhand eines dritten Vergleichsbeispiels unter Verwendung der 14 und 15 beschrieben. 14 ist eine Darstellung, die einen Teil der Konfiguration der in 3 dargestellten Bildlesevorrichtung 100 zeigt und das reflektierte Licht L11- L14, das in das lichtempfangende Pixel 10 eintritt. 15 ist eine Darstellung, die einen Teil einer Konfiguration einer Bildlesevorrichtung 100c gemäß dem dritten Vergleichsbeispiel zeigt und das reflektierte Licht L11- L14, das in ein lichtempfangendes Pixel 310 eintritt. Die Bildlesevorrichtung 100c unterscheidet sich von der Bildlesevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Bildlesevorrichtung 100c weder das Glaselement 53 noch das lichtblockierende Element 15 enthält. Daher tritt in der Bildlesevorrichtung 100c das reflektierte Licht nach dem Passieren der Öffnung 31 direkt in das lichtempfangende Pixel 310 ein. In der Bildlesevorrichtung 100c empfängt der lichtempfangende Bereich des lichtempfangenden Pixels 310 also ein Strahlenbündel des reflektierten Lichts L11- L14, das durch die Öffnungen 31 hindurchgegangen ist.
Während ein Strahlenbündel des reflektierten Lichts L11 - L14 in jedes der mehreren lichtempfangenden Pixel 10, 310 eintritt, sind in den 14 und 15 zum besseren Verständnis der Beschreibung Strahlenbündel des reflektierten Lichts L11 - L14 dargestellt, die in einige der mehreren lichtempfangenden Pixel 10 eintreten. In 14 hat die Öffnung 34 eine quadratische Form von 35 µm × 35 µm und die Größe eines lichtempfangenden Pixels 10 beträgt 200 µm × 200 µm. In 15 beträgt die Größe eines lichtempfangenden Pixels 310 z. B. 35 µm × 35 µm.
Auf einem Sensorchip 8, der in den 14 und 15 dargestellt ist, sind beispielsweise hundert lichtempfangende Pixel 10, 310 in Richtung der X-Achse angeordnet. Wenn der Anordnungsabstand der lichtempfangenden Pixel 10, 310 (z. B. der in 4 gezeigte Abstand p/2) 125 µm beträgt, beträgt der von einem Sensorchip 8 erfasste Bildbereich 12,5 mm. Um eine Scanbreite von 100 mm zu erhalten, reicht es also aus, wenn in der Bildlesevorrichtung 100, 100c acht Sensorchips 8 in X-Achsenrichtung angeordnet sind. In den 14 und 15 ist ein Sensorchip, der am weitesten in Richtung der -X-Achse liegt, als 8a dargestellt, und ein Sensorchip, der am weitesten in Richtung der +X-Achse liegt, als 8h. Ferner ist in den 14 und 15 jeweils ein lichtempfangendes Pixel, das von einer zentralen Position des Sensorsubstrats 9 in Richtung der X-Achse um 50 mm entfernt ist, als lichtempfangendes Pixel 10a, 310a dargestellt.
Wie bereits beschrieben, besteht der Sensorchip 8 aus Silizium und das Sensorsubstrat 9 aus Glas-Epoxidharz. Ferner sind die Glaselemente (die Glaselemente 51 bis 53 in 14, die Glaselemente 51 und 52 in 15) aus Glasmaterial geformt. Daher unterscheiden sich die linearen Ausdehnungskoeffizienten des Sensorchips 8, des Sensorsubstrats 9 und der Glaselemente voneinander. Wenn also ein Temperaturänderungsbetrag größer als 0 °C wird, weicht die optische Achse der Mikrolinse 14 von der zentralen Position des lichtempfangenden Pixels 10, 310 ab. Dabei ist der Temperaturänderungsbetrag eine Temperaturdifferenz zwischen einer ersten Temperatur als der Temperatur zu einem vorgegebenen ersten Zeitpunkt und einer zweiten Temperatur als der Temperatur zu einem zweiten Zeitpunkt nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit ab dem ersten Zeitpunkt.
In der Bildlesevorrichtung 100c sind die Öffnungen 31 bis 33 auf der optischen Achse 40 der Mikrolinse 14 angeordnet. Wenn also die optische Achse der Mikrolinse 14 abweicht, kommt es zu einer relativen Positionsverschiebung (d. h. zu einem Positionsfehler) der zentralen Position jeder der Öffnungen 31 bis 33 in Bezug auf die Beziehung zur zentralen Position des lichtempfangenden Pixels 310. In der Bildlesevorrichtung 100 kommt es bei einer Abweichung der optischen Achse der Mikrolinse 14 zu einer Positionsabweichung der zentralen Position jeder der Öffnungen 31 bis 34 in Bezug auf die Beziehung zur zentralen Position des lichtempfangenden Pixels 10.
Hier sind das Sensorsubstrat 9 und die Glaselemente 51 bis 53 an einer zentralen Position der Breite der X-Achse (Position, an der die X-Koordinate X_c X_c = 0 erfüllt) miteinander verbunden worden, und das Sensorsubstrat 9 und die Glaselemente 51 bis 53 dehnen sich aufgrund einer Temperaturänderung in der X-Achse aus oder ziehen sich zusammen. Wenn der Temperaturänderungsbetrag größer als 0 °C wird, ändert sich die Position des lichtempfangenden Pixels 10, 310 in Richtung der X-Achse aufgrund der Wärmeausdehnung des Sensorchips und der Wärmeausdehnung des Sensorsubstrats 9. Da hier mehrere Sensorchips auf dem Sensorsubstrat 9 in X-Achsen-Richtung voneinander entfernt angeordnet sind, wird die Verschiebung des lichtempfangenden Pixels 10, 310 in X-Achsen-Richtung aufgrund der Temperaturänderung eher durch die thermische Ausdehnung des Sensorsubstrats 9 als durch die thermische Ausdehnung des Sensorchips beeinflusst.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Glas-Epoxidharz als Material des Sensorsubstrats 9 beträgt hier z. B. 3 × 10^-5 /°C. Die X-Koordinate X₁₀ jedes lichtempfangenden Pixels 10a, 310a ist X₁₀ = -50, bezogen auf die zentrale Position der Breite der X-Achse des Sensorsubstrats 9 als Festpunkt (d. h. die Position, an der X_c = 0 ist). Das lichtempfangende Pixel 10a, 310a ist nämlich von der zentralen Position des Sensorsubstrats 9 in Richtung der X-Achse um - 50 mm entfernt. Daher beträgt der Verschiebungsbetrag ΔX₁ jedes lichtempfangenden Pixels 10a, 310a, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT -40 °C beträgt, beispielsweise 60 µm.
Der lineare Ausdehnungskoeffizient von Glas als Material der Glaselemente 51, 52 und 53 beträgt z. B. 7 × 10^-6 /°C. Wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT beispielsweise -40 °C beträgt, beträgt der Verschiebungsbetrag ΔX₂ der Öffnungen 31, die sich auf derselben optischen Achse wie das lichtempfangende Pixel 10a, 310a befinden, 14 µm. Dabei wird ein relativer Verschiebungsbetrag _ΔX3 des lichtempfangenden Pixels 10a, 310a und der Öffnungen 31 durch den folgenden Ausdruck (13) dargestellt: $Δ X_{3} = Δ X_{1} - Δ X_{2}$
Wenn also der Verschiebungsbetrag ΔX₁ 60 µm beträgt und der Verschiebungsbetrag ΔX₂ 14 µm entspricht, beträgt der relative Verschiebungsbetrag ΔX₃ bei einem Temperaturänderungsbetrag ΔT von -40 °C 46 µm.
16A ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem in 14 gezeigten lichtempfangenden Pixel 10 und einem Bestrahlungsbereich 30 des in das lichtempfangende Pixel 10 eintretenden reflektierten Lichts zeigt, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT 0 °C beträgt. Wie in 16A gezeigt, befindet sich der Mittelpunkt C2 des Bestrahlungsbereichs 30 des reflektierten Lichts auf einer Mittellinie C1, die durch den Mittelpunkt des lichtempfangenden Pixels 10 in der X-Achsenrichtung verläuft und sich in der Y-Achsenrichtung erstreckt, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT 0 °C beträgt. Hier ist die Größe des Bestrahlungsbereichs 30 etwas größer als die Öffnung 34, da die Winkelverteilung des in die Öffnung 34 eintretenden reflektierten Lichts eine gewisse Verbreiterung aufweist. Die Größe des Bestrahlungsbereichs 30 beträgt z. B. 60 µm × 60 µm.
16B ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem in 14 gezeigten lichtempfangenden Pixel 10 und dem Bestrahlungsbereich 30 des in das lichtempfangende Pixel 10 eintretenden reflektierten Lichts zeigt, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT 40 °C beträgt. Wie in 16B gezeigt, ist der Mittelpunkt C2 des Bestrahlungsbereichs 30 von der Mittellinie C1 des lichtempfangenden Pixels 10 zur Seite der +X-Achse abgewichen, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT 40 °C beträgt.
Der Abstand E₁ entspricht dem Abstand zwischen der Mittellinie C1 des lichtempfangenden Pixels 10 und einem in Richtung der +X-Achse liegenden Ende des Bestrahlungsbereichs 30. Der Abstand E₁ ist ein Wert, der sich aus der Addition des vorgenannten relativen Verschiebungsbetrags ΔX₃ (46 µm in der ersten Ausführungsform) zu einem 1/2-Wert der in Richtung der X-Achse liegenden Breite des Bestrahlungsbereichs 30 (30 µm in der ersten Ausführungsform) ergibt. In 16B beträgt der Abstand E₁ also 76 µm. Da dieser Abstand E₁ kleiner ist als ein 1/2-Wert der Breite des lichtempfangenden Pixels 10 in X-Richtung (100 µm in der ersten Ausführungsform), ist der Bestrahlungsbereich 30 selbst dann im Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 10 enthalten, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT in der ersten Ausführungsform 40 °C beträgt. Daher kann in der Bildlesevorrichtung 100 die Abnahme der von jedem lichtempfangenden Pixel 10 empfangenen Lichtmenge verhindert werden, selbst wenn eine Temperaturänderung des Sensorsubstrats 9 und der Glaselemente 51 bis 53 eingetreten ist. Die Änderung der Lichtmenge, die von jedem lichtempfangenden Pixel 10 empfangen wird, ist nämlich gering, selbst wenn eine Temperaturänderung eingetreten ist.
Wie oben beschrieben, ist in der Bildlesevorrichtung 100 der lichtempfangende Bereich des lichtempfangenden Pixels 10 ausreichend größer als die Öffnungsfläche der Öffnung 34. Insbesondere ist die Breite des lichtempfangenden Pixels 10 in X-Achsenrichtung ausreichend größer als die Öffnungsbreite der Öffnung 34 in X-Achsenrichtung. Daher ist der Bestrahlungsbereich 30 selbst dann im Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 10 enthalten, wenn die Verschiebung des Mittelpunkts C2 des Bestrahlungsbereichs 30 von der Mittellinie C1 des lichtempfangenden Pixels 10 aufgrund einer Temperaturänderung stattgefunden hat. Mit der Verringerung des Abstands to zwischen der Öffnung 34 und dem lichtempfangenden Pixel 10 (siehe 3) nähert sich die Größe des Bestrahlungsbereichs 30 der Größe der Öffnung 34 an. In dem in der ersten Ausführungsform gezeigten Beispiel beträgt der Abstand to zwischen dem lichtempfangenden Pixel 10 und dem Glaselement 53 250 µm und ist ausreichend klein, so dass die Größe des Bestrahlungsbereichs 30 ungefähr der Größe der Öffnung 34 entspricht.
17A ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem in 15 gezeigten lichtempfangenden Pixel 310 und einem Bestrahlungsbereich 330 des in das lichtempfangende Pixel 310 eintretenden reflektierten Lichts zeigt, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT 0 °C beträgt. Wie in 17A gezeigt, ist der Bestrahlungsbereich 330 größer als der Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 310, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT 0 °C beträgt. Dies liegt daran, dass in der Bildlesevorrichtung 100c keine Öffnungen 34 zwischen dem lichtblockierenden Element 11 und dem lichtempfangenden Pixel 310 angeordnet sind. Außerdem fällt in 17A der Mittelpunkt C2 des Bestrahlungsbereichs 330 mit dem Mittelpunkt des lichtempfangenden Pixels 10 in X-Richtung zusammen.
17B ist eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem in 15 gezeigten lichtempfangenden Pixel 310 und dem Bestrahlungsbereich 330 des in das lichtempfangende Pixel 310 eintretenden reflektierten Lichts zeigt, wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT 40 °C beträgt. In der Bildlesevorrichtung 100c beträgt die Größe des lichtempfangenden Pixels 310a 35 µm × 35 µm, wie bereits erwähnt, und somit entspricht der oben erwähnte relative Verschiebungsbetrag _ΔX3 mehr als 35 µm als die Breite der X-Achsenrichtung des lichtempfangenden Pixels 310a. Wenn also der Temperaturänderungsbetrag ΔT 40 °C beträgt, ist der Mittelpunkt C2 des Bestrahlungsbereichs 330 stark zur +X-Achse hin vom Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 310 abgewichen, wie in 17B gezeigt. In diesem Fall weicht in der Bildlesevorrichtung 100c ein Teil des reflektierten Lichts, das sich in Richtung des lichtempfangenden Pixels 310a bewegt, aufgrund der Temperaturänderung des Sensorsubstrats 9 und der Glaselemente 51 und 52 vom lichtempfangenden Bereich ab, wodurch die vom lichtempfangenden Pixel 310 empfangene Lichtmenge abnimmt oder kein reflektiertes Licht in das lichtempfangende Pixel 310 gelangt. Übrigens, selbst wenn der Temperaturänderungsbetrag ΔT weniger als 40 °C beträgt, nimmt die vom lichtempfangenden Pixel 310 empfangene Lichtmenge aufgrund der Verschiebung des Bestrahlungsbereichs 330 in Bezug auf das lichtempfangende Pixel 310 ab, da die Beleuchtungsstärkeverteilung im Bestrahlungsbereich 330 nicht gleichmäßig ist.
Da die Anzahl der Komponenten der Bildlesevorrichtung 100c kleiner ist als die Anzahl der Komponenten der Bildlesevorrichtung 100, ist die Konfiguration der Bildlesevorrichtung 100c einfacher als die Konfiguration der Bildlesevorrichtung 100. In der Bildlesevorrichtung 100c nimmt jedoch die Menge des vom lichtempfangenden Pixel 310 empfangenen Lichts aufgrund der oben beschriebenen Temperaturänderung des Sensorsubstrats 9 und der Glaselemente 51 und 52 ab. Im Übrigen ist die Bildlesevorrichtung 100c in Fällen, in denen die Temperaturbedingungen und die Montagearbeit der Bildlesevorrichtung 100c ideal sind, in der Lage, die Abnahme der von jedem lichtempfangenden Pixel 310 empfangenen Lichtmenge ähnlich wie bei der Bildlesevorrichtung 100 zu verhindern.
Als nächstes wird beschrieben, dass ein zulässiger Bereich eines Montagefehlers der optische Abbildungseinheit 1 in der Bildlesevorrichtung 100 breit ist. Der Zusammenbau der optische Abbildungseinheit 1 der Bildlesevorrichtung 100 wird im Folgenden beschrieben. Zunächst wird eine Mehrzahl von Sensorchips 8 einzeln auf das Sensorsubstrat 9 montiert. In diesem Fall werden die Sensorchips 8 zwar auf der Grundlage eines auf dem Sensorsubstrat 9 vorgesehenen Referenzmusters (nicht dargestellt) montiert, aber die Sensorchips 8 sind wahrscheinlich gegenüber dem Referenzmuster verschoben. Die Sensorchips 8 werden beispielsweise gegenüber dem Referenzmuster in Richtung der X-Achse um etwa 20 µm verschoben.
Anschließend werden die Glaselemente 51, 52 und 53 so zusammengefügt, dass sich die auf den Glaselementen 51, 52 und 53 befindlichen Referenzmarkierungen überlappen. Zum Beispiel wird die Referenzmarkierung jedes der Glaselemente 51, 52 und 53 auf die Referenzmarkierung eines anderen Glaselements mit einer X-Achsen-Richtungsgenauigkeit von etwa 5 µm geklebt, was einer hohen Klebegenauigkeit der Glaselemente 51, 52 und 53 entspricht. Wie oben beschrieben, werden in der optische Abbildungseinheit 1 der Montageprozess der Sensorchips 8 und der Klebeprozess der Glaselemente 51, 52 und 53 getrennt voneinander durchgeführt. Auf dem Sensorsubstrat 9 mit den darauf montierten Sensorchips 8 werden dann die miteinander verklebten Glaselemente 51, 52 und 53 über einen Abstandshalter (nicht dargestellt) befestigt.
Hier ist in der Bildlesevorrichtung 100 das lichtempfangende Pixel 10 größer als der Bestrahlungsbereich 30, wie in 16A gezeigt. Daher ändert sich die vom lichtempfangenden Pixel 10 empfangene Lichtmenge auch dann nicht, wenn die Verschiebung der Position der Öffnung 34 in Bezug auf das lichtempfangende Pixel 10 beim Zusammenbau der optischen Abbildungseinheit 1 aufgetreten ist, wenn der Verschiebungsbetrag innerhalb eines Differenzbereichs zwischen dem lichtempfangenden Pixel 10 und dem Bestrahlungsbereich 30 liegt (z. B. Differenz zwischen der Breite des lichtempfangenden Pixels 10 in X-Achsenrichtung und der Breite des Bestrahlungsbereichs 30 in X-Achsenrichtung). Dementsprechend kann in der Bildlesevorrichtung 100 der zulässige Bereich des Montagefehlers der Glaselemente 51, 52 und 53 in Bezug auf die Sensorchips 8 weit gefasst werden, da das lichtempfangende Pixel 10 größer ist als die Öffnung 34.
<Wirkung der ersten Ausführungsform>
Gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform umfasst die Bildlesevorrichtung 100 das Glaselement 53, dessen Fläche 53a mit dem lichtblockierenden Element 11 überlagert ist, das eine Mehrzahl von Öffnungen 31 aufweist, und das lichtblockierende Element 15, das auf der Fläche 53b des Glaselements 53 auf der der Fläche 53a gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist und eine Mehrzahl von Öffnungen 34 aufweist, die der Mehrzahl von Öffnungen 31 entsprechen. Des Weiteren umfasst die Bildlesevorrichtung 100 das Sensorsubstrat 9 und die Abbildungselementeinheit 3 mit einer Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln 10, die in der X-Achsenrichtung auf dem Sensorsubstrat 9 angeordnet sind und jeweils der Mehrzahl von Öffnungen 34 entsprechen. Da das lichtempfangende Pixel 10 größer ist als der Bestrahlungsbereich 30 des reflektierten Lichts nach dem Durchgang durch die Öffnung 34, dient die Öffnung 34 als praktischer Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 10. Bei dieser Konfiguration ist der Bestrahlungsbereich des reflektierten Lichts nach dem Durchgang durch die Öffnung 34 im Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 10 enthalten, selbst wenn die Position der Öffnung 34 aufgrund einer Temperaturänderung verschoben wird. Dementsprechend kann selbst bei einer Temperaturänderung die Abnahme der von den einzelnen lichtempfangenden Pixeln 10 empfangenen Lichtmenge weiter verhindert werden.
Ferner ist gemäß der ersten Ausführungsform die Breite des lichtempfangenden Pixels 10 größer als die Öffnungsbreite der Öffnung 34, und somit ist der Bestrahlungsbereich des reflektierten Lichts nach dem Durchgang durch die Öffnung 34 im Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 10 enthalten, selbst wenn die Verschiebung der Position der Öffnung 34 in Bezug auf das lichtempfangende Pixel 10 im Montageprozess der optische Abbildungseinheit 1 erfolgt ist. Bei dieser Konfiguration nimmt die von den einzelnen lichtempfangenden Pixeln 10 empfangene Lichtmenge nicht ab. Dementsprechend kann in der Bildlesevorrichtung 100 der zulässige Bereich des Montagefehlers der Glaselemente 51, 52 und 53 in Bezug auf die Sensorchips 8 groß gewählt werden.
Bei der ersten Ausführungsform sind die lichtempfangenden Pixel 10 im Hahnentrittmuster angeordnet. Dementsprechend kann der Abstand zwischen zwei lichtempfangenden Pixeln 10, die in Richtung der X-Achse aneinandergrenzen, groß gemacht werden, was dem effektiven Durchmesser der Mikrolinse 14 entspricht und die Menge des von jedem lichtempfangenden Pixel 10 empfangenen Lichts erhöht.
(Zweite Ausführungsform)
18 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration einer Bildlesevorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt. 19 ist eine Draufsicht, die einen Teil der Konfiguration der Bildlesevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. In den 18 und 19 ist jedem Bauteil, das mit einem in 3 dargestellten Bauteil identisch ist oder diesem entspricht, dasselbe Bezugszeichen wie in 3 zugeordnet. Die Bildlesevorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der Bildlesevorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass sie kein lichtblockierendes Element 15 enthält und dass eine Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln 210 mit dem Glaselement 53 verbunden ist. Abgesehen von diesen Merkmalen ist die Bildlesevorrichtung 200 mit der Bildlesevorrichtung 100 identisch. Daher wird in der folgenden Beschreibung auf 1 Bezug genommen.
Wie in den 18 und 19 dargestellt, umfasst die Bildlesevorrichtung 200 die Mehrzahl von Mikrolinsen 14, das Glaselement 52, das lichtblockierende Element 12, das Glaselement 51, das lichtblockierende Element 11, das Glaselement 53, das lichtblockierende Element 15 und eine Abbildungselementeinheit 203.
Die Abbildungselementeinheit 203 umfasst eine Mehrzahl von (z. B. acht) Sensorchips 208. Jeder der Mehrzahl von Sensorchips 208 enthält eine Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln 210. Die mehreren lichtempfangenden Pixel 210 sind mit dem Glaselement 53 verklebt. Wie oben beschrieben, fungiert das Glaselement 53 in der zweiten Ausführungsform als Sensorsubstrat, auf dem die mehreren lichtempfangenden Pixel 210 angebracht sind.
Wie bereits beschrieben, ist die Mehrzahl der Mikrolinsen 14 auf dem Glaselement 52 ausgebildet. Da die linearen Ausdehnungskoeffizienten des Glaselements 52 und des Glaselements 53 auch bei einer Temperaturänderung gleich sind, sind der Verschiebungsbetrag des lichtempfangenden Pixels 210 und der Verschiebungsbetrag der Mikrolinse 14 gleich, und somit kann die Verschiebung der optischen Achse 40 der Mikrolinse 14 in Bezug auf das lichtempfangende Pixel 210 verhindert werden. Dementsprechend kann in der Bildlesevorrichtung 200 die Abnahme der Lichtmenge, die von jedem lichtempfangenden Pixel 210 empfangen wird, verhindert werden. In der Bildlesevorrichtung 200 ist die Änderung der von jedem lichtempfangenden Pixel 210 empfangenen Lichtmenge nämlich gering, selbst wenn eine Temperaturänderung eingetreten ist.
In 18 sind die lichtempfangenden Pixel 210 auf der Fläche 53b als Fläche des Glaselements 53 auf der Seite der -Z-Achse (d. h. der Fläche auf der Seite der lichtempfangenden Pixel 10) aufgeklebt. Da der lichtempfangende Bereich des lichtempfangenden Pixels 210 der Seite des Dokuments 6 zugewandt ist, gibt das lichtempfangende Pixel 210 ein elektrisches Signal als Erkennungssignal aus, indem es das reflektierte Licht, das sich in Richtung der - Z-Achse aus der Richtung der +Z-Achse bewegt, empfängt. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Größe des lichtempfangenden Pixels 210 so ausgelegt, dass das lichtempfangende Pixel 210 die gleiche Empfindlichkeit aufweist wie die Öffnung 34 bei der ersten Ausführungsform. Die Größe des lichtempfangenden Pixels 210 beträgt zum Beispiel 35 µm × 35 µm.Da die zweite Ausführungsform nicht mit dem lichtblockierenden Element 15 (siehe 3) mit den Öffnungen 34 versehen ist, verfügt das lichtempfangende Pixel 210, das mit der Fläche 53b des Glaselements 53 verbunden ist, über den lichtempfangenden Bereich zum Empfang des reflektierten Lichts.
Die Bildlesevorrichtung 200 umfasst ferner eine elektrische Verdrahtung 84 als Verdrahtungsmuster, das auf der Fläche 53b des Glaselements 53 durch Bedrucken bereitgestellt wird. Die elektrische Verdrahtung 84 ist mit den Sensorchips 208 verbunden. Bei diesem Verfahren werden die Sensorchips 208 mit einem Flip-Chip auf dem Glaselement 53 befestigt. Außerdem sind die Sensorchips 208 mechanisch und elektrisch mit dem Glaselement 53 über elektrische Pads 83 verbunden, die sich auf der Fläche des Glaselements 53 befinden. Das von den lichtempfangenden Pixeln 210 erfasste elektrische Signal wird über die elektrische Verdrahtung 84 und dergleichen an eine externe Schaltung ausgegeben. Insbesondere wird das elektrische Signal über die elektrische Verdrahtung 84 und ein flexibles Kabel 81 an ein Signalverarbeitungssubstrat 82 ausgegeben, das eine Bildverarbeitungsschaltung enthält. Die Signalverstärkungsverarbeitung zur Verstärkung des elektrischen Signals, die Signalverarbeitung zur Digitalisierung des elektrischen Signals oder ähnliches wird unter Verwendung des ausgegebenen elektrischen Signals durchgeführt.
In der zweiten Ausführungsform sind beispielsweise acht Sensorchips 208 in Richtung der X-Achse angeordnet. Die Breite der X-Achse eines Sensorchips 208 beträgt beispielsweise 12,5 mm und ist damit kleiner als die Breite der X-Achse eines gewöhnlichen Sensorchips. Daher kann die Verschiebung des Sensorchips 208 gegenüber dem Glaselement 53 verringert werden, selbst wenn eine Temperaturänderung stattgefunden hat. Wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient des Glaselements 53 7,0 × 10^-6 /°C beträgt und der Temperaturänderungsbetrag 40 °C entspricht, beträgt der Verschiebungsbetrag ΔX₁ eines Teils des Glaselements 53, auf dem ein Sensorchip 8 angebracht ist (d. h. ein Teil, dessen Breite in X-Achsenrichtung 12,5 mm beträgt), 3,5 µm. Andererseits, wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient von Silizium als Material des Sensorchips 208 3,0 × 10^-6 /°C beträgt und der Temperaturänderungsbetrag 40 °C entspricht, beträgt der Verschiebungsbetrag ΔX₂ des Sensorchips 208 1,5 µm. Da die Differenz zwischen dem Verschiebungsbetrag ΔX₁ und dem Verschiebungsbetrag ΔX₂ einem winzigen Wert von 2,0 µm entspricht, kann die Verschiebung des Sensorchips 208 in Bezug auf das Glaselement 53 verringert werden.
<Wirkung der zweiten Ausführungsform>
Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform sind die mehreren Mikrolinsen 14 auf dem Glaselement 52 vorgesehen, und die mehreren lichtempfangenden Pixel 210 sind auf der Fläche 53b des Glaselementes 53 auf der Seite der lichtempfangenden Pixel 10 aufgeklebt bzw. gebondet. Wie oben beschrieben, sind bei der zweiten Ausführungsform die mehreren Mikrolinsen 14 und die mehreren lichtempfangenden Pixel 210 auf den Glaselementen 52 bzw. 53 vorgesehen. Bei dieser Konfiguration befindet sich das lichtempfangende Pixel 210, selbst wenn eine Temperaturänderung stattgefunden hat, auf der optischen Achse der Mikrolinse 14, wodurch die Abnahme der von jedem lichtempfangenden Pixel 210 empfangenen Lichtmenge verhindert werden kann.
Da das lichtempfangende Pixel 210 mit der Fläche 53b des Glaselements 53 verbunden ist, ist gemäß der zweiten Ausführungsform der Bestrahlungsbereich des reflektierten Lichts nach dem Durchgang durch die Öffnung 31 im Lichtempfangsbereich des lichtempfangenden Pixels 210 enthalten, selbst wenn die Position der Öffnung 31 in Bezug auf das lichtempfangende Pixel 210 beim Zusammenbau der optische Abbildungseinheit verschoben wurde. Bei dieser Konfiguration nimmt die von den einzelnen lichtempfangenden Pixeln 210 empfangene Lichtmenge nicht ab. Dementsprechend kann in der Bildlesevorrichtung 200 der zulässige Bereich des Montagefehlers der Glaselemente 51, 52 und 53 in Bezug auf die Sensorchips 208 groß gewählt werden.
BESCHREIBUNG VON BEZUGSZEICHEN
3, 203: Abbildungselementeinheit, 9: Sensorsubstrat, 10, 210: lichtempfangende Pixel, 11, 12, 13, 15: lichtblockierendes Element, 14: Mikrolinse, 31, 32, 33, 34: Öffnungen, 51, 52, 53: Glaselement, 51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b: Fläche, 84: elektrische Verdrahtung, 100, 200: Bildlesevorrichtung

Claims

Bildlesevorrichtung, umfassend: ein erstes Glaselement mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche als Fläche auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite; eine Mehrzahl von Kondensorlinsen, die auf der ersten Fläche vorgesehen sind; ein erstes lichtblockierendes Element, das auf der zweiten Fläche vorgesehen ist und eine Mehrzahl von ersten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von Kondensorlinsen entsprechen; ein zweites Glaselement mit einer dritten Fläche, die das erste lichtblockierende Element überlagert; ein zweites lichtblockierendes Element, das auf einer vierten Fläche als eine Fläche des zweiten Glaselements auf einer der dritten Fläche gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist und eine Mehrzahl von zweiten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von ersten Öffnungen entsprechen; ein drittes Glaselement mit einer fünften Fläche, die das zweite lichtblockierende Element überlagert; ein drittes lichtblockierendes Element, das auf einer sechsten Fläche als eine Fläche des dritten Glaselements auf einer der fünften Fläche gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist und eine Mehrzahl von dritten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von zweiten Öffnungen entsprechen; und eine Sensoreinheit mit einem Sensorsubstrat und einer Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln, die in einer vorgegebenen Anordnungsrichtung auf dem Sensorsubstrat angeordnet sind und jeweils der Mehrzahl von dritten Öffnungen entsprechen.
Bildlesevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Breite jedes der Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln in der Anordnungsrichtung größer ist als die Öffnungsbreite jeder der Mehrzahl von dritten Öffnungen in der Anordnungsrichtung.
Bildlesevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner ein viertes lichtblockierendes Element mit einer Mehrzahl von vierten Öffnungen umfasst, das zwischen der Mehrzahl von Kondensorlinsen und dem ersten Glaselement angeordnet ist, wobei die Mehrzahl von vierten Öffnungen so angeordnet sind, dass sie jeweils der Mehrzahl von Kondensorlinsen entsprechen, und die Öffnungsbreite jeder der Mehrzahl von vierten Öffnungen in der Anordnungsrichtung kleiner ist als ein effektiver Durchmesser jeder der Mehrzahl von Kondensorlinsen.
Bildlesevorrichtung, umfassend: ein erstes Glaselement mit einer ersten Fläche und einer zweiten Fläche als Fläche auf einer der ersten Fläche gegenüberliegenden Seite; eine Mehrzahl von Kondensorlinsen, die auf der ersten Fläche vorgesehen sind; ein erstes lichtblockierendes Element, das auf der zweiten Fläche vorgesehen ist und eine Mehrzahl von ersten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von Kondensorlinsen entsprechen; ein zweites Glaselement mit einer dritten Fläche, die das erste lichtblockierende Element überlagert; ein zweites lichtblockierendes Element, das auf einer vierten Fläche als eine Fläche des zweiten Glaselements auf einer der dritten Fläche gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist und eine Mehrzahl von zweiten Öffnungen aufweist, die jeweils der Mehrzahl von ersten Öffnungen entsprechen; ein drittes Glaselement mit einer fünften Fläche, die das zweite lichtblockierende Element überlagert; und eine Sensoreinheit mit einer Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln, die in einer vorbestimmten Anordnungsrichtung angeordnet sind und jeweils der Mehrzahl von zweiten Öffnungen entsprechen, wobei die Mehrzahl der lichtempfangenden Pixel mit einer sechsten Fläche als eine Fläche auf einer der fünften Fläche gegenüberliegenden Seite verbunden sind.
Bildlesevorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend ein Verdrahtungsmuster, das auf der sechsten Fläche vorgesehen und mit der Sensoreinheit verbunden ist.
Bildlesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Mehrzahl von lichtempfangenden Pixeln an voneinander verschiedenen Positionen in der Anordnungsrichtung angeordnet sind.
Bildlesevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mehrzahl der lichtempfangenden Pixel in einem Hahnentrittmuster angeordnet sind.