JP2001094733A - 光学画像形成装置並びにこの装置の製造方法及び組み立て方法 - Google Patents

光学画像形成装置並びにこの装置の製造方法及び組み立て方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、組み立て及び位置合せが容易であ
り、この結果コストが低減された光学画像形成装置を提
供する。 【解決手段】 本発明の光学画像形成装置40は、前面
部172を有する取付面42と、面90及びエッジ部8
0を有し且つエッジ部80が取付面42の前面部172
に取付けられている少なくとも1つの半導体ダイ86
と、少なくとも1つの半導体ダイ86の面90上に配置
された感光性光学検出器92と、少なくとも1つの半導
体ダイ86に隣接した取付面42の前面部172に取付
けられた光学系44とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1つ又は複数のエ
ッジ取付光学検出器を備えた1つの回路基板上に取付け
られた光学画像形成装置に関する。また、本発明は、こ
の装置の製造方法及び組み立て方法に関する。本発明に
かかる光学画像形成装置は光学スキャナに用いられるこ
とが好ましい。
【0002】
【従来の技術】光学スキャナを用いた装置は、本技術分
野において周知であり、写真又は印刷されたテキストの
ページ等の走査された物体を表す機械読取り可能な画像
データ信号を生成する。一般的なスキャナの使用法で
は、パーソナルコンピュータにより光学スキャナが生成
する画像データ信号を用いて、CRT又はプリンタ等の
適切な表示装置上で、走査された物体の画像を再現する
ことができる。光学スキャナを用いた装置の例には、フ
ァックス機、デジタルコピー機及びコンピュータスキャ
ナ(フラットベッド及びポータブル)がある。
【0003】光学スキャナは、本技術分野において周知
であり、そのあらゆる構成要素が以下の文献に開示され
ている。すなわち、McConicaによる「Hand-Held Scanne
r having Adjustable Light Path」と題された米国特許
第5,552,597号、McConica等による「Optical
Wave Guide for Hand-Held Scanner」と題された米国特
許第5,586,212号、Kochis等による「Hand-Hel
d Optical Scanner with Onboard Battery Recharging
Assembly」と題された米国特許第5,381,020
号、及びMcConica等による「Manually Operated Hand-H
eld Optical Scanner with Tactile Speed Control Ass
embly」と題された米国特許第5,306,908号で
ある。なお、上前記引用をもって、これらが開示する内
容のすべてを本明細書中に包含させたものとする。
【0004】一般的な光学スキャナは、照明系、光学系
及び検出系を備えた光学画像形成装置を有している。照
明源は、物体の一部(一般に、「走査領域」という)を
照明し、光学系は、照明された走査領域によって反射さ
れる光を集め、照明された走査領域の小さいエリア(一
般に、「走査線」という)を、スキャナ内に配置された
光電検出器の表面に集束させる。光電検出器は、その上
に入射する画像光を、走査線を表す電気信号に変換す
る。そして、物体全体を表す画像データは、物体全体に
亙って走査線を掃引する(sweep)ことにより得ること
ができる。
【0005】ここで使用する「画像光」という語は、書
類から反射され光学系により検出器アレイの表面に集束
される光を言う。画像光は、基本的に3つのステップに
よりデジタル信号に変換される。第1に、光電光学検出
器が、受光した光を変化する電流に変換する。第2に、
検出器要素からの変化する電流が、アナログ増幅器によ
りアナログ電圧に変換される。最後に、アナログ電圧が
アナログデジタル(A/D)変換器によりデジタル化さ
れる。そして、このデジタルデータは必要に応じて処理
及び格納の一方又は両方がなされる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したタイプの光学
スキャナを使用する場合はいくつかの問題がある。これ
らの問題は、光学画像形成装置の設計及び複雑性から導
き出される、画像品質、スキャナサイズ及びコスト、並
びに組み立ての容易性に関連している。例えば、光学画
像形成装置のあらゆる構成要素、すなわち、照明源、光
学系及び検出系は、書類を適切に照明し検出器にその画
像光を集束させるために、精密に位置合せされていなけ
ればならない。各要素の他の要素に対する位置、向き及
び距離は、正確に精密公差内になければならない。更
に、光学画像形成装置は、光学スキャナに衝撃が与えら
れた時、または動作環境が変化した時に、ずれに耐えら
れるほど十分に頑強でなければならない。
【0007】照明源が適切に位置合せされていない場
合、走査領域は暗くなりすぎる可能性があり、結果とし
ての画像のコントラストが不足する可能性がある。画像
光が検出器上に適切に集束され案内されない場合、結果
としての画像は、ぼんやりするか又は暗くなる可能性が
ある。これらの問題に対処するために、複雑な取付及び
位置合せ系が採用されている。しかしながら、複雑な光
学画像形成装置である結果、比較的大きく、コストがか
かり、誤差を受け易い光学スキャナとなる。更に、光学
画像形成装置が複雑であるほど、組み立てが困難とな
り、要素が位置合せからずれる可能性が高くなる。
【0008】また、非常に複雑な光学画像形成装置は、
大きい公差スタック(tolerance stack)を有してい
る。各部品を正確な設計測定値に合うように製造するこ
とは不可能であるため、各部品は設計公差、あるいは、
寸法又は形状に許容できる量の誤差を有している。設計
中に部品が互いに隣接して配置されると、各々の公差が
公差スタックに付加される。したがって、光学画像形成
装置の要素が比較的大量の部品によって分離されると、
部品間の公差スタックが比較的大きくなり、位置合せ誤
差が画像品質を低下させるほど大きくなる可能性があ
る。
【0009】また、大量の部品を有する複雑な光学画像
形成装置は、この装置が光学スキャナに用いられた場
合、この光学スキャナの大きさを縮小することが困難と
なる。
【0010】上述に鑑みて本発明は、小型で、組み立て
及び位置合せが容易であり、この結果コストが低減され
た光学画像形成装置を提供することを目的とし、更に、
位置合せを改善するために公差スタックが低減され、組
み立て又は修理が簡単な光学画像形成装置を提供するこ
とを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述した目的を満たすた
めに、本発明者は、より小さく、かつ、組み立て及び位
置合せを大幅に簡略化する少なくとも1つのエッジ取付
光学検出器を備えた光学画像形成装置を発明した。これ
により、より小さく、軽く、かつ安価なスキャナが提供
される。
【0012】本発明は、取付面と、面及びエッジ部を備
えた少なくとも1つの半導体ダイを有する光学画像形成
装置を備える。少なくとも1つの半導体ダイのエッジ部
は、取付面に取付けられている。少なくとも1つの半導
体ダイの表面には、感光性光学検出器が配置されてい
る。少なくとも1つの半導体ダイに隣接した取付面に
は、光学系が取付けられている。
【0013】また、本発明は光学画像形成装置の製造方
法を含んでいる。この製造方法は感光面及びエッジ部を
有する少なくとも1つの光検出器を提供する工程と、少
なくとも1つの光検出器のエッジ部を回路基板に接続す
る工程と、少なくとも1つの光検出器に隣接して回路基
板にレンズを接続する工程とを含むことを特徴としてい
る。
【0014】また、本発明は光学画像形成装置の組み立
て方法を含んでいる。この組み立て方法は、感光面、エ
ッジ部及びエッジ部に隣接して配置された第1の複数の
電気接触パッドを有する少なくとも1つの光検出器を提
供することを含む。更に、この組み立て方法は、第1の
複数の電気接触パッドに対応する第2の複数の電気接触
パッドを有する基板を提供することを含む。更に、この
組み立て方法は、基板に対向して少なくとも1つの光検
出器のエッジ部を配置する工程と、第1の複数の電気接
触パッドを第2の複数の電気接触パッドに位置合せする
工程と、第1の複数の電気接触パッドを第2の複数の電
気接触パッドに電気的に接続する工程とを含む。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に図面を用いて、本発明の実
施形態を説明する。
【0016】図1には、本発明の光学画像形成装置(こ
の装置自体の説明は下述する)を有したポータブル画像
スキャナ12が示され、またこのポータブルスキャナ1
2が使用される様子が示される。この使用法では、ポー
タブル画像スキャナ12を書類16上の曲がりくねった
(meandering)又は曲線状の走査路20に沿って移動さ
せることにより、書類16全体を走査することができ
る。後に詳述するように、ポータブル画像スキャナ12
に関連付けられたエッジ取付光検出器のアレイ(このア
レイは図6に示されるアレイ190である)が書類16
から反射した画像光を検出することによって、コンピュ
ータが書類16上の文章18を読取れるようになる。こ
のアレイは、光学画像形成装置のサイズを大幅に縮小す
る。また、このアレイによって、画像形成構成要素の位
置合せが簡略化され、要求される取付ハードウェアが低
減する。加えて、これにより、アレイによって生成され
る画像データの品質が向上する。また、スキャナ12の
組み立て及び修理も簡略化し、サイズ、重量及びコスト
が低減する。
【0017】ここで図2を参照する。前述したアレイを
有するポータブル画像スキャナ12は、画像ヘッド部2
4が対応して取り付けられている主ハウジング部22を
備えている。ポータブル画像スキャナ12の主ハウジン
グ部22は、ポータブル画像スキャナ12の動作に必要
なあらゆる電子部品及び他の装置(図示せず)を収容す
るサイズとなっている。例えば、ポータブル画像スキャ
ナ12の動作に必要なあらゆる電子部品を収容するだけ
でなく、主ハウジング部22には、ポータブル画像スキ
ャナ12の機能及び動作を制御するあらゆるボタン又は
スイッチ28,30,32と共に表示装置26も設けら
れている。また、主ハウジング部22は、ポータブル画
像スキャナ12に電力を供給する電池(図示せず)等の
適切な電源を収容するサイズとなっている。
【0018】ポータブル画像スキャナ12の画像ヘッド
部24は、本発明の光学画像形成装置を収容するよう構
成されている。この光学画像形成装置は、密着型画像セ
ンサであり、このタイプの光学画像形成装置は、一般
に、書類16に接触して配置される。密着型画像センサ
で使用される光検出器は、書類16上の目的領域と同じ
サイズであるので、縮小光学系は必要とされない。
【0019】以下に本発明の光学画像形成装置の一実施
形態について説明する。画像ヘッド部24には、書類1
6に対向して配置するよう、面又は接触面36を有する
スタビライザベース(以下、単にスタビライザと記載)
が設けられている。ここで、本発明の一実施形態である
光学画像形成装置40が示された図4を参照する。図4
には、スタビライザ102が示されており、このスタビ
ライザ102には、図3及び図4から明らかなように細
長画像形成窓38が設けられている。また、図4に示さ
れるように、この細長画像形成窓38により、光学画像
形成装置が書類16上の走査領域62を照明することが
できる。また、細長画像形成窓38により、照明された
走査領域62によって反射した画像光52がエッジ取付
光検出器のアレイによって受光されるようになる。この
アレイは図6にアレイ190として示されている。エッ
ジ取付光検出器のアレイ190は、画像光52に基づい
て画像信号(図示せず)を生成する。そして、画像信号
に含まれる画像データは、画像処理システム60によっ
て処理又は操作され、物体14(図1を参照)を表す画
像データが生成される。
【0020】引き続き図4を参照すると、エッジ取付光
検出器(例えば、10)は、感光領域92が印刷回路基
板42に対して平行に向けられるようにそのエッジが印
刷回路基板42等の取付面に取付けられている光検出器
である。対照的に、従来の光検出器は、感光領域が印刷
回路基板から離れる方向にかつ垂直に向けられるよう、
その背面が取付けられている。従来の光検出器を有する
印刷回路基板は、書類に対して平行に向けられ、レンズ
は光検出器と書類との間に配置されている。しかしなが
ら、これには、追加の取付ハードウェアが必要であり、
その結果、大きい公差スタックを有する複雑な光学画像
形成装置となる。また、印刷回路基板は、書類に対して
垂直に向けられており、レンズは光検出器の印刷回路基
板の下に取付けられている。しかしながら、この構成に
は、レンズからの光を光検出器上に向けるミラー等の反
射器が必要であり、この結果、比較的かさばった光学画
像形成装置となる。
【0021】エッジ取付光検出器(例えば、10)は、
感光領域92を有する半導体ダイ86を備えている。半
導体ダイ86は、一般的な集積回路のようにハウジング
内にパッケージされていないが、半導体ダイ86が印刷
回路基板42に直接取付けられるように、エッジ部80
に隣接して導電性相互接続パッド(例えば、図5の13
2,140)が設けられている。エッジ取付光検出器の
アレイ190(図6を参照)は、光学画像形成装置40
のサイズを大幅に縮小し、1つの取付面(印刷回路基板
42)に画像形成構成要素を取付ることによって位置合
せ及び組み立てを容易にする。画像形成構成要素は、自
動化される1回の製造プロセス中に取付面(印刷回路基
板42)に取付けることができ、手作業による組み立て
及び位置合せが避けられる。また、エッジ取付光検出器
のアレイ190(図6を参照)により、複数の取付ブラ
ケット等の中間ボディを公差スタックから取除くことで
公差制御が大幅に改善される。
【0022】光学画像形成装置40は、エッジ取付光検
出器のアレイ190(図6を参照)と、光学系44と、
照明源240とを備えており、これらはすべて取付面
(印刷回路基板42)に取付けられている。また、エッ
ジ取付光検出器のアレイ190(図6を参照)を有する
光学画像形成装置40は、照明光54を案内する照明反
射器50を備えている。更に、1つ又は複数の位置検出
器56と、画像処理回路又はシステム60等のあらゆる
集積回路とが、取付面(印刷回路基板42)に取付けら
れている。照明源240は、まず書類16上の走査領域
62を照明する。好ましい実施形態では、照明源240
が照明光54を照明反射器50に向けて、照明反射器5
0はある角度で照明光54’を走査領域62に向けて反
射する。反射光54’は、反射した画像光52のように
書類16から反射する。画像光52の強度は、書類16
上の文章18又は画像(図示せず)の関数として変化す
る。書類16上の明るい領域は、暗い領域より強い画像
光52を反射する。
【0023】画像光52は、書類16上の走査線領域6
4から、画像光52を集束させ案内する光学系44に反
射される。画像光52’は、光学系44からエッジ取付
光検出器のアレイ190(図6を参照)に移動し、書類
16上の文章18又はグラフィクスを表す電気信号に変
換される。その電気信号は、更に、同様に取付面(印刷
回路基板42)に取付けられた画像処理回路60によっ
て調整又は処理される。
【0024】好ましい実施形態では、取付面が印刷回路
基板42からなり、画像形成構成要素(例えば、エッジ
取付光検出器のアレイ、光学系44及び照明源240)
は、これに取付ジグ及び取付具を使用して手で取付けら
れるか、又は、好ましくは製造プロセス中にロボットを
使用して自動的に取付けられる。構成要素の取付方法
は、導電性エポキシ、はんだ、接着剤、クリッピング、
熱かしめ又は本技術分野において周知の従来からの数多
くの取付方法のいずれかとすることができる。エッジ取
付光検出器のアレイ190(図6を参照)は、好ましく
は、後に硬化させる導電性エポキシを用いて自動的に取
付けられる。エッジ取付光検出器のアレイ190を使用
することにより、スキャナ12に必要なサイズ及び部品
の数と組み立て及び位置合せに伴う手作業の労力が大幅
に低減される。これは、取付及び位置合せ構成要素の数
が低減されることによる。
【0025】再び図1及び図2を参照する。エッジ取付
光検出器のアレイ190(図6を参照)を備えた光学画
像形成装置40(図4を参照)を有するポータブル画像
スキャナ12は、以下のように動作して、文章18上に
書かれた書類16等の物体14を走査する。第1のステ
ップとして、ユーザ(図示せず)は、ポータブル画像ス
キャナ12をセットアップ又は初期化して、特定のスキ
ャナ装置に対する特定の動作シーケンスに従って適当な
ボタン又はスイッチ(例えば、28,30,32)を駆
動することにより、走査動作を実行する。そして、ユー
ザは、ポータブル画像スキャナ12の接触面又は面36
を書類16に対向して配置し、走査動作を開始する。次
いで、ユーザは、エッジ取付光検出器のアレイ190
(図6を参照)が書類16の電気的表現を生成するよう
に、書類16に亙ってポータブル画像スキャナ12を移
動させる。
【0026】エッジ取付光検出器のアレイ190(図6
を参照)を備えた光学画像形成装置40(図4を参照)
及びポータブル画像スキャナ12(図1を参照)におけ
るその使用を、そのより重要な特徴及び利点のいくつか
と共に簡単に説明したが、ここで、エッジ取付光検出器
のアレイを備えた光学画像形成装置のあらゆる実施の形
態について詳細に説明する。しかしながら、詳細な説明
に進む前に、本明細書では、エッジ取付光検出器のアレ
イを備えた光学画像形成装置は、ポータブル画像スキャ
ナにおいて使用することができるように示され述べられ
ているが、いかなる特定のタイプ又はスタイルのスキャ
ナ装置と共に使用されるようには限定されていない、と
いうことに留意すべきである。例えば、光学画像形成装
置40(図4を参照)を、フラットベッドスキャナ又は
ファックス機において使用することができる。また、本
明細書では、ポータブル画像スキャナ12(図1を参
照)が、文章18が書かれた書類16等の物体14を走
査するために使用されるよう示され述べられているが、
いかなる特定のタイプの物体14と共に使用されるよう
には限定されていない。むしろ、ポータブル画像スキャ
ナ12を使用して、考えられるほとんどすべてのタイプ
の物体を走査することができる。したがって、本発明に
よるエッジ取付光検出器のアレイを備えた光学画像形成
装置は、本明細書に示され述べられている特定のタイプ
のポータブルスキャナ装置及び用途に限定されるものと
みなされるべきではない。
【0027】上述した内容を考慮し、エッジ取付光検出
器のアレイを備えた光学画像形成装置の一実施形態が、
本明細書では、文章が書かれた書類等の物体を走査する
ために使用することができるポータブル又はハンドヘル
ド画像スキャナにおいて使用することができるように、
示され述べられている。再び図1を参照をする。書類1
6全体を走査するために、ユーザは、ポータブル画像ス
キャナ12を、曲がりくねった又は曲線状の走査路20
に沿って移動させる必要がある。そうである場合、ポー
タブル画像スキャナ12には、ナビゲーション系56が
設けられている。これにより、曲りくねった又は曲線状
の走査路20に沿って取得される画像データ(図示せ
ず)がまとめてスティッチ(縫合、stitch)されること
により、走査された物体14の全体を表す画像データが
提供される。一例としてのナビゲーション系及びスティ
ッチング(stitching)アルゴリズムは、Hollandによる
「Sheet Advancement Control System Detecting Fiber
Pattern of Sheet」と題された米国特許第5,08
9,712号、及びAllen等による「Freehand Image Sc
anning Device which Compensates for Non-Linear Mov
ement」と題された米国特許第5,578,813号に
おいて開示されている。なお、これらが開示する内容す
べてを、上前記引用をもって本明細書に包含したものと
する。しかしながら、かかるポータブル画像スキャナ1
2において使用することができるスティッチングアルゴ
リズムの詳細は、本発明を理解又は実施するために必要
ではないため、ポータブル画像スキャナ12によって利
用することができる特定のスティッチングアルゴリズム
について、ここではこれ以上詳述しない。
【0028】ここで、図1及び図2を参照すると、エッ
ジ取付光検出器のアレイ190(図6を参照)を備えた
光学画像形成装置40(図4を参照)を採用するポータ
ブル画像スキャナ12には、主ハウジング部22及び画
像ヘッド部24が設けられている。主ハウジング部22
は、ユーザ(図示せず)による手操作が伝わる全体構成
又は形状を有しているが、他の構成もまた使用すること
ができる。1つの好ましい実施の形態では、主ハウジン
グ部22は、ポータブル画像スキャナ12の動作に必要
なあらゆる電子構成要素(図示せず)を収容する寸法と
なっている。あるいは、そのあらゆる電子構成要素のい
くつか又はすべては、別の場所に配置してもよく、ケー
ブル(図示せず)等の適切なリンクにより主ハウジング
部22に接続するようにしてもよい。また、主ハウジン
グ部22には、表示装置26及びポータブル画像スキャ
ナ12の動作に必要なあらゆるスイッチング装置28,
30,32が設けられている。1つの好ましい実施の形
態におけるスイッチング装置28,30,32は、ポー
タブル画像スキャナ12の主ハウジング部22の前面に
配置されているが、ポータブル画像スキャナ12の適切
な場所であればいかなる場所にも配置することができ
る。ポータブル画像スキャナ12を動作させるために必
要な電力は、ポータブル画像スキャナ12の主ハウジン
グ部22内に設けることができる電池(図示せず)等の
適切な電源によって供給される。しかしながら、特定の
ポータブル画像スキャナにおいて使用するために必要な
あらゆる電子構成要素、表示装置、スイッチング装置及
び電池は、本技術分野において周知であるため、また、
本発明を理解又は実施するためにそのあらゆる構成要素
の前記述は必要でないため、ポータブル画像スキャナ1
2の1つの好ましい実施の形態で使用される、例えば電
子構成要素(図示せず)、表示装置26、スイッチング
デバイス28,30,32等のあらゆる構成要素につい
て、本明細書ではこれ以上詳述しない。
【0029】ポータブル画像スキャナ12の主ハウジン
グ部22は、金属又はプラスチック等、意図された用途
に適した広範囲の材料のいずれかから作成することがで
きる。例として、好ましい実施の形態では、主ハウジン
グ部22はポリカーボネートプラスチックから作成され
ているが、他の材料もまた使用することができる。
【0030】画像ヘッド部24は、図4〜図7に示され
ているように、エッジ取付光検出器のアレイ190(図
6を参照)を備えた光学画像形成装置40(図4を参
照)を収容するサイズとなっている。図4に示される好
ましい実施形態では、光学画像形成装置40は、エッジ
取付光検出器のアレイ190(図6を参照)と、光学系
44と、取付面(印刷回路基板42)に取付けられた照
明源240とを備えている。取付面は、光学画像形成装
置40のあらゆる要素を接続する電線を含む印刷回路基
板42からなる。また、これは、構成要素の位置合せを
容易にするという利点も提供する。それは、印刷回路基
板上の電気的トレース及びはんだパッドが精密に配置さ
れており、基板上の構成要素を配置するための精密な基
準を提供するためである。更に、電気的構成要素は、自
動化機械により印刷回路基板に取付けられはんだ付けさ
れるため、構成要素を正確に位置合せする一方で組み立
てを高速化しコストを低減する。
【0031】好ましい実施の形態の印刷回路基板42
は、約0.8mmの厚さ66である薄い回路基板であ
る。また、印刷回路基板42は、約1.58mmの厚さ
の標準の回路基板としてもよい。あるいは、印刷回路基
板42は、エッジ取付光検出器のアレイ190(図6を
参照)、光学系44及び照明源240の近くに配置され
たスチフナ(図示せず)を有する撓み性印刷回路を備え
ていてもよい。
【0032】図6に示されるようにエッジ取付光検出器
のアレイ190は、好ましくは、印刷回路基板42の前
面172に並んで取付けられた半導体ダイス上の細長い
光検出器10,184,186の線形アレイからなる。
また、図4に示されるように各エッジ取付光検出器(例
えば、10)は、半導体ダイ86の面90上に製作され
た感光領域92を備えた半導体ダイ86である。感光領
域92は、周知の半導体製造技術を用いるか、又は、将
来開発される可能性のある任意の技術を用いることによ
り、半導体ダイ86上に製造することができる。好まし
い実施形態の半導体ダイ86を図5及び図7に最もよく
示す。この半導体ダイ86は、高さ134が約38mm
であり、長さ192が約8mmであり、幅126が約1
mmである。但し、半導体ダイ86の寸法は、製造方法
及びポータブル画像スキャナ12に対する要件によって
異なる。
【0033】エッジ取付光検出器(例えば、10)は、
そのエッジ部80が印刷回路基板42に取付けられてい
る。エッジ部80は、好ましくは、感光領域92を有す
る面90に垂直であるが、半導体ダイ86はまた、エッ
ジ部80が面90に対して斜角を形成するように、シリ
コンウェハからある角度で切断することができる。一組
の導電性パッド(例えば、140,132)が半導体ダ
イ86の上に形成されており、それにより、半導体ダイ
86は、印刷回路基板42に電気的に接続されている。
導電性パッドは、好ましくは、細長接地パッド132
と、一組の又は複数の相互接続パッド136,196,
200,202,204,206,210、212と、
を含んでいる。導電性パッド132、136及び196
〜212は、半導体製造プロセス中に金属層において半
導体ダイ86上に製作される。
【0034】細長接地パッド132は、エッジ部80に
隣接した半導体ダイ86の背面87に配置されており、
半導体ダイ86の長さ192と実質的に同一の広がりを
有することにより、印刷回路基板42との良接地接続を
提供する。あるいは、細長接地パッド132は、半導体
ダイ86の面90上に配置されるようにしてもよい。
【0035】相互接続パッド136及び196〜212
は、エッジ部80に隣接した半導体ダイ86の面90上
に配置されている。相互接続パッド136及び196〜
212の数は、感光領域92の解像度と光検出器10か
ら画像データを読出す方法とによって決まる。好ましい
実施の形態では、感光領域92は、解像度が300ドッ
ト/インチ(dpi)であり、85μmピッチで102
画素を有し、102画素から画像データを読出すために
8つの相互接続パッド136及び196〜212が使用
される。
【0036】エッジ取付光検出器のアレイ190(図6
を参照)は、均一に間隔があけられかつ印刷回路基板4
2に取付けられた、14個の個々のエッジ取付光検出器
(例えば、10,184,186)からなる。ポータブ
ル画像スキャナ12(図1を参照)で使用されるエッジ
取付光検出器(例えば、10,184,186)の数
は、各光検出器(例えば、10,184,186)の必
要な解像度及び長さ192によって決まる。あるいは、
長さがポータブル画像スキャナ12と実質的に同一の広
がりを有する1つのエッジ取付光検出器を使用してもよ
い。
【0037】図6に示されるエッジ取付光検出器のアレ
イ190は、「フリップチップ(Flip Chip)」技術と
同様の方法で印刷回路基板42に取付けられている。フ
リップチップは、半導体ダイ上の集積回路を集積回路パ
ッケージ内の外部入力/出力(I/O)ピンに相互接続
するシステムである。より一般的なワイヤボンディング
方法と異なり、半導体ダイと外部I/Oピンとの間にワ
イヤがまったく配置されない。フリップチップ半導体ダ
イは、取付面に対向してその表面で配置されており、ダ
イの相互接続パッドが、取付面上で対応する相互接続パ
ッドと位置合せされる。電気的接続は、あらゆる周知の
技術のいずれかにおいて1つの動作において作成され
る。例えば、はんだバンプ(bump)は、接続の前に相互
接続パッド上に形成される。フリップチップ半導体ダイ
が、位置合せされたはんだバンプとフェースダウンして
配置されると、はんだリフロープロセスが使用されて、
すべてのバンプが溶融されダイが取付面に接続される。
また、導電性接着剤が、相互接続パッド上に配置され硬
化される。
【0038】エッジ取付光検出器のアレイ190は、一
般的なフリップチップ取付プロセスを用いて印刷回路基
板42に取付けられる。但し、エッジ取付光検出器のア
レイ190は、印刷回路基板42にそれらの面(例え
ば、90)ではなくそれらのエッジ部(例えば、80)
が取付けられる。このため、面90の感光領域92は、
従来のフリップチッププロセスの場合のように印刷回路
基板42内に向けられるのではなく、印刷回路基板42
に平行に位置合せされる。
【0039】エッジ取付光検出器のアレイ190は、好
ましくは、銀充填エポキシ等の導電性エポキシを用いて
印刷回路基板42に取付けられる。エッジ取付光検出器
10のエッジ部80は、半導体ダイの細長接地パッド1
32が、印刷回路基板42上の対応する接地パッド13
0と位置合せされるように、かつ、半導体ダイの相互接
続パッド(例えば、140)が、印刷回路基板42上の
対応する相互接続パッド(例えば、136)と位置合せ
されるように、印刷回路基板42に対向して配置され
る。銀充填エポキシのライン又はロープ82は、半導体
ダイ上の細長接地パッド132,130と印刷回路基板
との間に施されている。銀充填エポキシのビード又はド
ット(例えば、84)は、半導体ダイ上の相互接続パッ
ドの各対(例えば、140と136)と印刷回路基板と
の間に施されている。そして、ロープ82及びビード
(例えば、84)は、銀充填エポキシの要件にしたがっ
て熱を加えられることにより同時に硬化する。このよう
に、エッジ取付光検出器10は、追加のワイヤボンド無
しに1つの動作で銀充填エポキシにより、印刷回路基板
42に電気的に接続され物理的に取付けられる。
【0040】再び図4を参照する。光学系44は、ロッ
ドレンズアレイか又は分布屈折率レンズからなる。分布
屈折率(GRIN)レンズは、1つのハウジング内に並
んで取付けられたガラス又はプラスチックの円筒のアレ
イからなる。各円筒は、円筒の中心から端部に向かって
屈折率が平滑に変化しているため、屈折によって光を案
内する。好ましい実施の形態では、光学系44は、高さ
96が約4.1mmであり幅100が約0.95mmで
あって、日本板硝子株式会社の登録商標であるSELF
OCという名称で販売されており、部品番号SLA−1
2Aであるタイプ等のGRINレンズから構成すること
ができる。光学系44は、印刷回路基板42の前面17
2に、エッジ取付光検出器のアレイ190(図6を参
照)の下約3mmの間隔146で取付けられている。光
学系44は、約0.3mmの幅150を有する接着剤層
94を用いて印刷回路基板42に取付けられている。
【0041】光学系44により画像光52’が感光領域
92に向けられるよう、光学系44の光軸に感光領域
(例えば、92)を配置するために、エッジ取付光検出
器のアレイ190におけるエッジ取付光検出器(例え
ば、10)の幅126が計算される。好ましい実施の形
態では、画像光52’の光軸を印刷回路基板42から約
0.8mmの間隔142に配置するよう、エッジ取付光
検出器のアレイ190の幅126が計算される。
【0042】照明源240は、光学系44の下の書類1
6の走査領域62を照明するよう、印刷回路基板42に
取付けられている。照明源240は、図8に示すように
印刷回路基板42の背面216に間隔をあけて配置され
ている発光ダイオード(LED)(例えば、46,23
4,236)のアレイからなる。照明源240における
LED(例えば、46,234,236)のアレイは、
光学画像形成装置40と実質的に同一の広がりを持つ長
さを有しており、光学画像形成装置40は、同様に走査
線64の長さと実質的に同じ広がりを持っている。照明
源240における各発光ダイオードは、カリフォルニア
州、Palo Altoのヒューレット・パッカード社
(Hewlett-Packard Company)から入手可能な部品番号
HSMA−S690のLEDからなる。照明源240に
設けられる発光ダイオードの数は、光学画像形成装置4
0の長さ232と、走査領域62に与えられる照明の所
望の強度とによって決まる。例として、1つの好ましい
実施の形態では、照明源240には、18の別個の発光
ダイオード(例えば、46,234,236)が設けら
れている。照明源240は、印刷回路基板42の背面2
16に取付けられており、接着剤108及びはんだ付け
されたワイヤ(図示せず)によって取付けられている。
あるいは、照明源240は、表面取付はんだ接合のみに
よって印刷回路基板42に取付けられていてもよい。
【0043】好ましい一実施形態で使用されている照明
源240の発光ダイオードは、広角で、場合によっては
約180度で実質的に均一な光出力を生成する。発光ダ
イオード(例えば、46,234,236)は、好まし
くはエッジ取付LEDであり、そこでは照明光54が印
刷回路基板42に平行に向けられる。照明源240は、
照明光54が印刷回路基板42の下を走査領域62に向
かって広がるように、印刷回路基板42の底部242近
傍に配置されている。
【0044】あるいは、走査領域62に向かって照明光
50を反射するために、反射器50を使用してもよい。
反射器50は、ミラー又は磨かれた金属等の反射面を有
している。反射器は、発光ダイオード(例えば,46,
234,236)、印刷回路基板42、又は印刷回路基
板42の下に配置されたスタビライザ102のいずれか
に取付けられている。
【0045】ポータブル画像スキャナ12の動作中に、
照明源240は、反射器50に向かって印刷回路基板4
2に対して実質的に平行に移動する照明光54を生成す
る。反射された照明光54’は、反射器50から書類1
6の走査領域62に向かって移動する。画像光52は、
書類16上の走査線64から光学系44に向かって反射
される。光学系44は、エッジ取付光検出器10の感光
領域(例えば、92)に画像光52’を向ける。エッジ
取付光検出器10は、画像光52を表す電気信号を生成
する。
【0046】1つ又は複数の位置検出器又はナビゲータ
(例えば、56)が、印刷回路基板42に取付けられて
いる。好ましい実施の形態では、2つのナビゲータ5
6、244が印刷回路基板42の背面216に取付けら
れている。各ナビゲータは、はんだ付けされたワイヤ
(例えば、120,124)により印刷回路基板42に
取付けられた光検出器(例えば、122)を備えてい
る。一対のナビゲータLED109及び226が、はん
だ付けされたワイヤ111及び230によってそれぞれ
印刷回路基板42に取付けられている。ナビゲータLE
D109、226は、一対のナビゲータ窓(例えば、1
04)を通して書類16の部分を照明するナビゲータ照
明光(例えば、107)を生成する。ナビゲータ画像光
(例えば、106)は、書類16の部分から、取付ブラ
ケット(例えば、112)により印刷回路基板42に取
付けられているナビゲータレンズ114、224に向か
って反射される。ナビゲータレンズ114、224は、
ナビゲータ画像光(例えば、106’)を一対の反射器
116、222に向かって集束させ案内する。そして、
反射したナビゲータ画像光(例えば、106”)は、ナ
ビゲータ光検出器(例えば、122)に向かって移動す
る。
【0047】エッジ取付光検出器のアレイ190によっ
て生成された画像データを処理及び格納する1つ又は複
数の画像処理回路60及びメモリ回路170,174
が、印刷回路基板42の前面172に取付けられてい
る。製造及び組み立て中の印刷回路基板42の位置合せ
を容易にするために、印刷回路基板位置決め穴164、
180が印刷回路基板42の側面近傍に配置されてい
る。ポータブル画像スキャナ12に光学画像形成装置4
0を取付けるために、熱かしめ穴162,166,17
6,182が設けられている。主ハウジング部22のプ
ラスチックのかしめが、光学画像形成装置40の熱かし
め穴162,166,176,182に連通されてお
り、熱かしめの終端は、光学画像形成装置40を適切な
位置に保持するように溶融されている。
【0048】印刷回路基板42の上端近くの前面172
には、コネクタ(例えば、72,73)のアレイ160
が設けられており、背面216には、コネクタ(例え
ば、69,70)の対応するアレイ220が設けられて
いる。コネクタのアレイ160,220により、光学画
像形成装置40がポータブル画像スキャナ12内部の他
の電子回路に容易に接続することができる。
【0049】エッジ取付光検出器のアレイ190を備え
た光学画像形成装置40は、ポータブル画像スキャナ1
2に対し非常にコンパクトな光学画像形成装置を提供
し、要素の数を低減しワイヤボンドを除去することによ
り、製造コストを低減する。また、すべての構成要素を
1つの取付面に取付けることにより、組み立てが簡略化
され、それによって組み立てが容易となり公差スタック
が低減される。照明源240から光学系44までの好ま
しい実施の形態の全幅110は、約4mm未満である。
【0050】以上をまとめると、図面及び説明は、取付
面42と、面90及びエッジ部80を有する少なくとも
1つの半導体ダイ86とを備えた光学画像形成装置40
を開示している。取付面42には、少なくとも1つの半
導体ダイ86がエッジ部80にて取付けられている。少
なくとも1つの半導体ダイ86の面90には、感光性光
学検出器92が配置されている。少なくとも1つの半導
体ダイ86に隣接して、取付面42には光学系44が取
付けられている。
【0051】また、図面及び説明は、光学画像形成装置
40の製造方法を開示している。この製造方法は、感光
面92及びエッジ部80を有する少なくとも1つの光検
出器86を提供する工程と、少なくとも1つの光検出器
86のエッジ部80を回路基板42に接続する工程と、
少なくとも1つの光検出器86に隣接して回路基板42
にレンズ44を接続する工程とを含む、光学画像形成装
置を製造する方法を開示している。
【0052】また、図面及び説明は、光学画像形成装置
40の組み立て方法を開示している。この組み立て方法
は、感光面92、エッジ部80及びエッジ部に隣接して
配置された第1の複数の電気接触パッド(例えば、13
2及び140)を有する少なくとも1つの光検出器86
を提供する工程を含む。更に、この組み立て方法は、第
1の複数の電気接触パッド132,140に対応する第
2の複数の電気接触パッド(例えば、130及び13
6)を有する基板42を提供する工程を含む。更に、こ
の組み立て方法は、基板42に対向して少なくとも1つ
の光検出器86のエッジ部80を配置する工程と、第1
の複数の電気接触パッド132,140を第2の複数の
電気接触パッド130,136と位置合せする工程と、
第1の複数の電気接触パッド132,140を第2の複
数の電気接触パッド130,136に電気的に接続する
工程とを含んでいる。
【0053】本発明による少なくとも1つのエッジ取付
光検出器(例えば、10)を有する光学画像形成装置4
0は、ハンドヘルド又はポータブル画像スキャナ12に
おいて、文章18が書かれた書類16等の物体14上を
走査するために使用することができる。好ましい実施の
形態の光学画像形成装置40は、14個のエッジ取付光
検出器(例えば、図6の10,184,186)のアレ
イ190を含む。エッジ取付光検出器のアレイ190
は、互いに作用して、書類16上の細長領域又はライン
を走査する。
【0054】以下の(1)〜(10)において、本発明
の実施形態を要約列挙する。
【0055】(1) 光学画像形成装置であって、前面
部172を有する取付面42と、面90及びエッジ部8
0を有し且つ前記エッジ部80が前記取付面(42)の
前記前面部172に取付けられている少なくとも1つの
半導体ダイ86と、前記少なくとも1つの半導体ダイ8
6の前記面90上に配置された感光性光学検出器92
と、前記少なくとも1つの半導体ダイ86に隣接した前
記取付面42の前記前面部172に取付けられた光学系
44とを備える光学画像形成装置40。
【0056】(2) 前記取付面42が印刷回路基板か
らなる、前記構成(1)記載の光学画像形成装置40。
【0057】(3) 前記少なくとも1つの半導体ダイ
86が、細長接地パッド132及び複数の相互接続パッ
ド140を備え、前記取付面42の前記前面部172
が、前記接地パッド132に電気的に接続された細長取
付接地パッド130と、前記複数の相互接続パッド14
0に電気的に接続された複数の取付相互接続パッド13
6とを備えている、前記構成(1)記載の光学画像形成
装置40。
【0058】(4) 前記細長接地パッド132が、導
電性エポキシのロープ82により前記細長取付接地パッ
ド130に電気的に接続されており、前記複数の相互接
続パッド140が、複数ドットの導電性エポキシ84に
より前記複数の取付相互接続パッド136に電気的に接
続されている、前記構成(3)記載の光学画像形成装置
40。
【0059】(5) 前記取付面42が、前記前面部1
72に対向する背面部216を備えており、前記光学画
像形成装置40が、前記取付面42の前記背面部216
に取付けられた照明源240を備えている、請求項1前
記載の光学画像形成装置40。
【0060】(6) 光学画像形成装置の製造方法であ
って、感光面92及びエッジ部80を有する少なくとも
1つの光検出器86を提供する工程と、前記少なくとも
1つの光検出器86の前記エッジ部80を回路基板42
に接続する工程と、前記少なくとも1つの光検出器86
に隣接して前記回路基板42にレンズ44を接続する工
程とを含む製造方法。
【0061】(7) 前記回路基板42に照明源240
を取付ける工程を含む、前記構成(6)記載の製造方
法。
【0062】(8) 光学画像形成装置の組み立て方法
であって、感光面92、エッジ部80及び前記エッジ部
80に隣接して配置された第1の複数の電気接触パッド
140を有する少なくとも1つの光検出器86を提供す
る工程と、前記第1の複数の電気接触パッド140に対
応する第2の複数の電気接触パッド136を有する基板
42を提供する工程と、前記基板42に対向して前記少
なくとも1つの光検出器86の前記エッジ部80を配置
する工程と、前記第1の複数の電気接触パッド140を
前記第2の複数の電気接触パッド136と位置合せする
工程と、前記第1の複数の電気接触パッド140を前記
第2の複数の電気接触パッド136に電気的に接続する
工程とを含む組み立て方法。
【0063】(9) 前記第1の複数の電気接触パッド
140と、前記第2の複数の電気接触パッド136とを
電気的に接続する工程が、前記第1及び第2の複数の電
気接触パッド140,136の各々の間に電気的に導電
性のエポキシ84の複数部分を施す工程と、前記電気的
に導電性のエポキシ84を硬化させる工程とを含む、前
記構成(8)記載の組み立て方法。
【0064】(10) 光学画像形成装置であって、印
刷回路基板42と、各々がエッジ80を有する複数の光
検出器10と、前記印刷回路基板42に前記複数の光検
出器10の前記エッジ80を取付ける手段とを備える光
学画像形成装置40。
【0065】本発明の例示的でかつ現時点での好ましい
実施形態について詳細に説明したが、発明の概念は他の
方法で種々に具体化及び採用されることができること、
及び、添付の特許請求の範囲は、従来技術によって限定
されるものを除いて、かかる変形態様を含むものと解釈
されることが意図されている。
【0066】
【発明の効果】本発明は、光学画像形成装置、並びにこ
の装置の製造方法及び組み立て方法に関しており、それ
ぞれが以下のような効果を奏する。
【0067】光学画像形成装置としての本発明は、前面
部を有する取付面と、面及びエッジ部を有し且つ前記エ
ッジ部が前記取付面の前記前面部に取付けられている少
なくとも1つの半導体ダイと、前記少なくとも1つの半
導体ダイの前記面上に配置された感光性光学検出器と、
前記少なくとも1つの半導体ダイに隣接した前記取付面
の前記前面部に取付けられた光学系とを備えることを特
徴とし、また、印刷回路基板と、各々がエッジを有する
複数の光検出器と、前記印刷回路基板に前記複数の光検
出器の前記エッジを取付ける手段とを備えることを特徴
とするので、小型で、組み立て及び位置合せが容易であ
り、この結果コストが低減され、更に、公差スタックが
低減され、組み立て又は修理が簡単である。
【0068】製造方法としての本発明は、感光面及びエ
ッジ部を有する少なくとも1つの光検出器を提供する工
程と、前記少なくとも1つの光検出器の前記エッジ部を
回路基板に接続する工程と、前記少なくとも1つの光検
出器に隣接して前記回路基板にレンズを接続する工程と
を含むことを特徴とするので、小型で、組み立て及び位
置合せが容易であり、この結果コストが低減され、更
に、公差スタックが低減され、組み立て又は修理が簡単
な光学画像形成装置を提供することができる。
【0069】組み立て方法としての本発明は、感光面、
エッジ部及び前記エッジ部に隣接して配置された第1の
複数の電気接触パッドを有する少なくとも1つの光検出
器を提供する工程と、前記第1の複数の電気接触パッド
に対応する第2の複数の電気接触パッドを有する基板を
提供する工程と、前記基板に対向して前記少なくとも1
つの光検出器の前記エッジ部を配置する工程と、前記第
1の複数の電気接触パッドを前記第2の複数の電気接触
パッドと位置合せする工程と、前記第1の複数の電気接
触パッドを前記第2の複数の電気接触パッドに電気的に
接続する工程とを含むことを特徴とするので、小型で、
組み立て及び位置合せが容易であり、この結果コストが
低減され、更に、公差スタックが低減され、組み立て又
は修理が簡単な光学画像形成装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】エッジ取付光検出器を備えた光学画像形成装置
を有するポータブルスキャナ装置の斜視図である。
【図2】図1に示すポータブルスキャナ装置の正面図で
ある。
【図3】画像ヘッドの接触面を示すポータブルスキャナ
装置の底面図である。
【図4】少なくとも1つのエッジ取付光検出器を備えた
光学画像形成装置の端断面図である。
【図5】図4のエッジ取付光検出器の詳細を示す端断面
図である。
【図6】図4の光学画像形成装置の正面図である。
【図7】エッジ取付光検出器の詳細な正面図である。
【図8】図4の光学画像形成装置の後面図である。
【符号の説明】
10 エッジ取付光検出器 40 光学画像形成装置 42 印刷回路基板 44 光学系 80 エッジ部 82 ロープ 84 導電性エポキシ 86 半導体ダイ 90 面 92 感光領域 130 接地パッド 132 細長接地パッド 136、140 相互接続パッド 172 前面 216 背面 240 照明源

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学画像形成装置であって、 前面部(172)を有する取付面(42)と、 面(90)及びエッジ部(80)を有し且つ前記エッジ
    部(80)が前記取付面(42)の前記前面部(17
    2)に取付けられている少なくとも1つの半導体ダイ
    (86)と、 前記少なくとも1つの半導体ダイ(86)の前記面(9
    0)上に配置された感光性光学検出器(92)と、 前記少なくとも1つの半導体ダイ(86)に隣接した前
    記取付面(42)の前記前面部(172)に取付けられ
    た光学系(44)とを備えることを特徴とする光学画像
    形成装置(40)。
JP2000246746A 1999-08-27 2000-08-16 光学画像形成装置並びにこの装置の製造方法及び組み立て方法 Pending JP2001094733A (ja)

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