JP2001245113A - 光導波路を備えた接触型イメージセンサ - Google Patents

光導波路を備えた接触型イメージセンサ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明源と検出システムとがより集積されたパ
ッケージングを備え、より簡便に装置の組立て及び位置
調整を可能とする接触型イメージセンサを提供する。 【解決手段】 本発明のイメージセンサは、取付面（１
８）と、取付面に取付けられている感光性光学検出器
（１４）と、取付面に取付けられている光源（１６）
と、光源の下に配置されている光導波路（１２）と、こ
の光導波路（１２）が、光路（２６、２７）を光源から
感光性光学検出器の下の走査線領域（２８）に導くよう
方向付けされていることと、からなることを特徴とす
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、一般に接触型イメ
ージセンサに関する。より詳細には、本発明は、光学検
出器及び発光ダイオードが１つの回路基板に取付けら
れ、発光ダイオードの下に光導波路が配置されている接
触型イメージセンサアセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】接触型イメージセンサ（contact image
sensor）は、コンピュータスキャナ、ファックス機及び
デジタルコピー機のような装置で一般に使用される電子
光学検出器である。接触型イメージセンサは、走査動作
中に物体の上又は近くに配置される光学センサアセンブ
リである。接触型イメージセンサは、写真又は印字され
たテキストのページのような、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。一般的な接
触型イメージセンサの用途では、センサが生成する画像
データ信号がコンピュータプロセッサによって使用さ
れ、ＣＲＴ又はプリンタのような適切な表示装置で走査
物体の画像が再現される。
【０００３】一般的な接触型イメージセンサは、照明、
光学画像形成及び検出システムからなる細長い光学アセ
ンブリを含む。照明源は、物体の一部を照明し（一般に
「走査領域」と呼ばれる）、光学画像形成システムは、
照明された走査領域によって反射された光を収集し、そ
の照明された走査領域の小さなエリア（一般に「走査
線」と呼ばれる）を、接触型イメージセンサ内に配置さ
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。そして物体全体に亙って走査線を掃引（sweep）
することにより、物体全体をあらわす画像データを得る
ことができる。
【０００４】本明細書で使用される「画像光」という用
語は、ドキュメントから反射し、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段階を経てデジタル信号に変換される。第１に、光電
光検出器が、受光する光を可変電流に変換する。第２
に、検出器素子からの可変電流が、アナログ増幅器によ
って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／又は格納される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した形式の接触型
イメージセンサは、多くの用途で使用されているが、照
明源がかさばる、及び走査線に亙って照明が一様でない
というような、問題がある。最良の走査結果を得るため
に、物体は、照明源により、鏡面反射を低減又は除去す
る角度で照明されなければならない。このようにするた
めに、一般に、光電検出器は１つの回路基板に取付けら
れ、照明源は他の回路基板に配置される。そして照明源
が設けられている回路基板は、物体に対して約４５度の
角度で配置される。この付加される回路基板により、接
触型イメージセンサのサイズ、コスト及び組立ての困難
性が増大する。また、これにより、照明の深度が不足す
る結果となる。例えば、接触型イメージセンサが物体か
らわずかな距離を移動した場合、照明レベルは急激に落
ちる。光学系の被写界深度が適切であり、接触型イメー
ジセンサが持ち上げられる際に物体に焦点が合ったまま
であっても、照明の深度が不足することにより、物体の
画像に対する照明が暗く又は不均一になり過ぎる。
【０００６】更に、照明源は、一般に各々の間に隙間が
空いている発光ダイオード（ＬＥＤ）の線形アレイから
構成されている。従って、走査線に亙る照明は、それほ
ど均一ではなく、ＬＥＤの下の領域が明るくなり、隙間
の下、すなわちＬＥＤとＬＥＤの間の領域はうす暗くな
る。このように照明の均一性の不足は、検出系ハードウ
ェア又はソフトウェアにより、そのうす暗い領域からの
信号を増幅することにより幾分か補正することができ
る。しかしながら、これは、画像処理ソフトウェアの処
理速度を低下させ、増幅信号の雑音を増加させ、結果と
して画像品質を劣化させる。
【０００７】照明源のＬＥＤは、一般に１８０度である
ような非常に広い角度にわたって光を放射するよう設計
されている。この光の一部のみが走査線に向けられ、Ｌ
ＥＤからの照明が有効に使用されない結果となる。
【０００８】最後に、別の回路基板に照明源を配置する
ことにより、接触型イメージセンサの幅が増大し、他の
点ではハイテク、先端技術製品であるが、表面上粗末な
外観を表すことになる。
【０００９】従って、照明源と検出システムとがより集
積されたパッケージングを備え、その結果、装置の組立
て及び位置調整がより簡単となる、接触型イメージセン
サが必要とされている。更に、照明の深度が向上した接
触型イメージセンサが必要とされている。更に、走査線
に亙ってより均一な照明を生成する接触型イメージセン
サが必要とされている。更に、照明源からの照明をより
効率的に使用する接触型イメージセンサが必要とされて
いる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述した必要性を満たす
ために、本発明者は、光導波路を備えた接触型イメージ
センサを考案した。光導波路は、光源から光を収集し、
それを走査線領域に向ける。また光導波路は、走査線領
域に亙る照明の均一性を向上させ、照明の深度を増大さ
せる。
【００１１】本発明は、感光性光学検出器と光源とが取
付面に取付けられた接触型イメージセンサを備えること
ができる。光導波路は、光源の下に配置され、光源から
感光性光学検出器の下の走査線領域に光路を導くように
方向付けされている。
【００１２】また本発明は、接触型イメージセンサを製
造する方法を含む。本方法は、取付面に感光性光学検出
器を取付けることと、取付面に感光性光学検出器に隣接
して少なくとも１つの光源を取付けることと、を含む。
更に、本方法は、少なくとも１つの光源から感光性光学
検出器の下の領域まで光路を導くよう、少なくとも１つ
の光源の下に光導波路を配置することを含む。
【００１３】また本発明は、複数の光検出器と複数の光
源とが取付けられた印刷回路基板を有する接触型イメー
ジセンサを備えることができる。また接触型イメージセ
ンサは、複数の光源から複数の光検出器の下の領域に光
を導く手段を備える。
【００１４】本発明の実例となる目下好ましい実施の形
態を、添付図面に示す。
【００１５】
【発明の実施の形態】一般に図面及び説明は、感光性光
学検出器１４と光源１６とが取付面１８に取付けられて
いる接触型イメージセンサ１０を開示している。光導波
路１２は、光源１６の下に配置され、光路２６を光源１
６から感光性光学検出器１４の下の走査線領域２８まで
導くよう方向付けされている。
【００１６】また図面及び説明は、接触型イメージセン
サ１０を製造する方法を開示している。本方法は、感光
性光学検出器１４を取付面１８に取付けることと、取付
面１８に感光性光学検出器１４に隣接して少なくとも１
つの光源（例えば３８、４０）を取付けることと、を含
む。更に本方法は、光路２６を少なくとも１つの光源
（例えば３８、４０）から感光性光学検出器１４の下の
領域２８に導くよう、少なくとも１つの光源（例えば３
８、４０）の下に導波路１２を配置することを含む。
【００１７】また図面及び説明は、複数の光検出器（例
えば６０、６２）と複数の光源（例えば３８、４０）が
取付けられている印刷回路基板１８を有する接触型イメ
ージセンサ１０を開示している。また接触型イメージセ
ンサ１０は、複数の光源（例えば３８、４０）から複数
の光検出器（例えば６０、６２）の下の領域２８へ光を
導く手段１２を備えている。
【００１８】光導波路１２を備える接触型イメージセン
サ１０は、スキャナ又はファックス機のような画像形成
装置において、印字されたテキスト又はグラフィックス
を有するドキュメントのような物体２４の画像を取込む
ために使用される。光導波路１２を備える接触型イメー
ジセンサ１０を、図１〜図３に示す。光導波路１２を備
える接触型イメージセンサ１０は、印刷回路基板１８の
ような取付面に取付けられている光学検出器１４と照明
源１６とを備えている。印刷回路基板１８は、好ましく
は接触型イメージセンサ１０をコンパクトな構造にする
ハウジング２０に取付けられている。ハウジング２０の
光学検出器１４の下には、物体２４から反射された画像
光を光学検出器１４に向けてその上に集束させるレンズ
２２が取付けられている。光導波路１２は、レンズ２
２、及び照明源１６の下のハウジング２０に取付けられ
ている。光導波路１２は、照明源１６からの光を、光路
（例えば２６、２６’）に沿って物体２４の走査領域２
８上に導く。画像光は、物体２４の照明された走査領域
２８における走査線３２から反射される。画像光は、画
像光路３０、３０’に沿ってレンズ２２を通って光学検
出器１４まで進行する。画像光は、光学検出器１４によ
り、物体２４上の明暗パターンを表す画像データに変換
される。
【００１９】接触型イメージセンサ１０が、走査される
物体、対象物２４ほど幅が広くない場合、走査動作中に
曲線状か又は曲折して物体２４上を掃引（sweep）され
る。このスウィーピング動作、すなわち掃引動作によ
り、連続した画像のストリップ又はスワス（swath）が
生成される。これはその後、スティッチング（stitchin
g）アルゴリズムによって全体としてスティッチされ
て、縫い合わされて、物体２４の完全な画像が生成され
なければならない。
【００２０】好ましい実施の形態では、印刷回路基板１
８に、物体２４上の接触型イメージセンサ１０の動きを
検出し追跡する一対の位置検出器又はナビゲータ３４、
３６が配置されている。ナビゲータ３４、３６は、光学
検出器１４によってもたらされる画像データのスワスと
対にされる位置情報を提供する。そしてスティッチング
アルゴリズムは、位置情報を利用して、走査された画像
のスワスから物体２４の完全な画像を生成することがで
きる。例示的なナビゲーションシステム及びスティッチ
ングアルゴリズムは、「Navigation Technique for Dete
cting Movementof Navigation Sensors Relative to an
Object」というAllenらによる米国特許第5,644,139号
と、「Freehand Image Scanning Device which Compensa
tes for Non-Linear Movement」というAllenらによる米
国特許第5,578,813号と、に開示されており、それらが
開示する内容はすべて、特に参照をもって本明細書内に
援用されたものとする。しかしながら、光導波路１２を
備える、かかる接触型イメージセンサ１０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、本発明の理解又は実施に対して必要ではないため、
利用され得る特定のスティッチングアルゴリズムについ
て、本明細書ではこれ以上詳細には説明しない。
【００２１】光導波路１２を備える接触型イメージセン
サ１０は、走査線３２に亙る照明の均一性の向上を含む
実質的な利益をもたらす。好ましい実施の形態では、照
明源１６は、間に隙間（例えば４２）をおいて印刷回路
基板１８に亙って間隔を空けて配置されている発光ダイ
オード（ＬＥＤ）（例えば３８、４０）のアレイからな
る。光導波路１２は、走査線３２に亙ってＬＥＤ（例え
ば３８、４０）からの光をより均一に広げ、個々のＬＥ
Ｄからのスポットライト効果を低減する。
【００２２】また光導波路１２を備える接触型イメージ
センサ１０は、照明源１６からの光を有効に使用する。
一般にＬＥＤ（例えば３８、４０）は、非常に広い範囲
の方向に光を放射し、それら方向の大半は、走査線３２
に向かっていない。光導波路１２は、この光を走査線３
２に向けて向けなおす。対応して光導波路１２は、接触
型イメージセンサ１０内の迷光を低減する。照明源１６
からの迷光が光学検出器１４に達すると、画像データが
劣化し、最終的な画像品質が低下する。光導波路１２
は、迷光が光学検出器１４に達するのを防止するのを助
成する。
【００２３】また光導波路１２を備える接触型イメージ
センサ１０は、物体２４上の走査領域２８の照明の深度
を向上させる。光導波路１２が無いと、一般に接触型イ
メージセンサは、物体２４に非常に密接して配置されな
ければならない。光は、完全な半球体にとして照明源か
ら放射されるため、光のわずかな部分、一部のみが走査
領域２８に向けられ、単位角度当たりの光束が比較的低
い、照度が低い。光導波路１２の無い接触型イメージセ
ンサが、物体２４から離れる方向に傾くか又はわずかに
移動すると、走査領域２８上の照明レベルは急激に低下
し、望ましくないほどに暗い画像又は非常に不均一な画
像になる。しかしながら光導波路１２が、照明源１６か
らの光を走査領域２８に向けることにより、接触型イメ
ージセンサ１０が物体２４から離れる方向に傾くかわず
かに移動した場合であっても、画像はそれほど急激に暗
くはならない。光が走査領域２８に向かってより集束さ
れて向けられるので、単位角度当たりの光束、照度はよ
り大きくなり、照明源からの距離が広がっても強度はそ
れほど急激には低下しない。また光導波路１２は、光導
波路の無い接触型イメージセンサが物体２４から離れる
方向に移動する場合、距離とともに増大する不均一なス
ポットライト効果を低減する。
【００２４】また光導波路１２を備える接触型イメージ
センサ１０は、従来の接触型イメージセンサと比較して
コンパクトかつ安価である。光導波路１２が無い場合、
照明源１６は、一般に別個の回路基板に取付けられ、あ
る角度で走査領域２８に近接して配置される。光導波路
１２により、追加の回路基板が、その付随のワイヤ、電
気的相互接続及び取付ハードウェアと共に不要となる。
このように光導波路１２を備える接触型イメージセンサ
１０は、組立てがより簡単であり、コストがより低く、
故障し難い。光導波路１２を備える接触型イメージセン
サ１０により、より小さくかつ明るいスキャナ、ファク
ス機又は他の画像形成装置が可能となる。
【００２５】光導波路１２を備える接触型イメージセン
サ１０を、そのより重要な特徴及び利点と共に簡単に説
明したが、さらに光導波路１２を備える接触型イメージ
センサ１０の種々の実施の形態をより詳細に説明する。
しかしながら、詳細な説明に進む前に、光導波路１２を
備える接触型イメージセンサ１０が、いかなる特定の形
式又はスタイルのスキャナ装置との使用にも限定されな
い、ということが留意されなければならない。
【００２６】好ましい実施の形態において、光導波路１
２を備える接触型イメージセンサ１０は、底面又は接触
面４８によって間隔の空いた、隔置された平行な関係で
接続される、実質的に平面の左側面４４及び右側面４６
を有するＵ字形状のハウジング２０からなる。またハウ
ジング２０は、両側面４４、４６の間に延在し、接触面
４８から立上がる後部（図示せず）を備える。接触面４
８は、好ましくは平面であり、照明及び画像光が接触型
イメージセンサ１０内を通過して物体２４の走査領域２
８に向かうようにする開口又は窓（例えば２３）を含ん
でいる。また接触面４８は、ナビゲータ３４、３６が、
物体２４の部分を走査することができるようにする開口
を含んでいる。ハウジング２０は、接触型イメージセン
サ１０の必要な要素（例えば１４、１６、１２、２２）
を含むのに十分な高さ、約１０．３ｍｍの高さ５０を有
する。ハウジング２０は、印刷回路基板１８、光導波路
１２及びレンズ２２を含むのに十分な長さ、約１２８．
０ｍｍの長さ５２を有する。
【００２７】ハウジング２０は、３０％のガラス繊維が
充填されたプラスチックポリカーボネート材料で成形す
るなど、あらゆる適切な方法及び材料で製造することが
できる。ハウジング２０は、好ましくは迷光が光学検出
器１４に達しないようにするのを助けるように不透明で
かつ黒く、接触型イメージセンサ１０の構成要素を位置
調整して保持するのに十分な剛性を備える。
【００２８】印刷回路基板１８は、Ｕ形状のハウジング
２０の側面４４、４６の間に取付けられている。好まし
い実施の形態では、印刷回路基板１８は、接触面４８に
対して平行に配置されており、West Coast Lockwasher
社から入手可能な部品番号8063-08000551の「プッシュ
ナット（push-nut）」でハウジング２０に取付けられて
いる。ハウジング２０のプラスチックポストは、印刷回
路基板１８の穴を貫通し、プッシュナットは、回路基板
１８をハウジング２０に対向した位置に保持するよう、
プラスチックポストの端部に配置されている。プッシュ
ナットは、内側が星型のコーンワッシャである。それら
がプラスチックポストに押え付けられると、星型がポス
トと係合し、プッシュナットが外れるのが防止される。
代替的に、プラスチック熱棒を利用して、印刷回路基板
１８をハウジング２０に取付けてもよい。
【００２９】図３に最もよく示されているように、印刷
回路基板１８は、電気的導体が上に配置されるか又は内
部に組込まれている標準的な絶縁基板である。集積回路
及び他の電気的デバイスは、物理的かつ電気的に印刷回
路基板１８に接続されている。特に印刷回路基板１８
は、光学検出器１４、照明源１６、２つのナビゲータ２
４、３６等の電気的デバイスと、画像処理回路５４と、
を保持する。印刷回路基板１８は、約１５．０ｍｍの幅
５６と約１２３．０ｍｍの長さ５８とを有する。
【００３０】また光導波路１２を備える接触型イメージ
センサ１０は、画像光を電気信号に変換する光学検出器
１４を備える。光学検出器１４は、好ましくはテキサス
州PlanoのTexas Advanced Optoelectronic Solutions,I
nc．から入手可能なTSL1301型のようなＣＭＯＳ光検出
器（例えば６０、６２）を備える。これらＣＭＯＳ光検
出器は、同じく線形アレイに配列された１０２のフォト
ダイオードから構成されている。フォトダイオードに入
射する光は、電流を生成し、その電流は、その画素に関
連付けられた能動積分回路によって積分される。積分の
期間中、サンプリングコンデンサは、アナログスイッチ
を通して積分器の出力に接続される。各画素で蓄積され
た電荷の量は、光の強度と積分時間とに直接比例してい
る。
【００３１】代替的に、光学検出器１４は、走査中の物
体２４によって反射された画像光に関連する画像データ
を生成するのに適している、現在公知の又は将来開発さ
れる可能性のある広範囲の検出器システムのいずれかに
よって構成される。従って本発明は、いかなる特定の形
式の光検出器にも限定されるものとしてみなされるべき
ではない。
【００３２】光学検出器１４のＣＭＯＳ光検出器（例え
ば６０、６２）は、ＣＭＯＳ光検出器の隙間の無いライ
ンを形成するよう、可能な限り近接して一方の端部から
もう一方の端部まで配列されている。１つの好ましい実
施の形態では、光学検出器１４は、１４個のＣＭＯＳ光
検出器（例えば６０、６２）を含む。光学検出器１４
は、保護用のカプセル材６６で覆われた１組のワイヤボ
ンド接続６４により、印刷回路基板１８に接続されてい
る。
【００３３】光学検出器１４は、ワイヤボンド６４及び
カプセル材６６が照明源１６に最も近い側にあるよう
に、方向付けされている。その結果、カプセル材６６
は、光学検出器１４と照明源１６の間に不透明なバリア
を形成する。カプセル材６６は、実質的に光学検出器１
４の表面を超えて延在するのに十分厚く付着されてい
る。例えばカプセル材６６は、印刷回路基板１８の表面
から約１．５ｍｍ（又は光学検出器１４の表面より上約
１．１ｍｍ）の距離、厚み６８で延在する。以下におい
て詳細に説明するように、光導波路１２は、印刷回路基
板１８に非常に近接して配置されている。これにより、
カプセル材６６及び光導波路１２はバッフルを形成し、
照明源１６からのいかなる迷光も光学検出器１４に達し
ない。
【００３４】カプセル材６６は、ワイヤボンド６４の上
及び周囲に流し込まれ、その後硬化されて剛性状態とな
ることが可能な、いかなる材料から形成されてもよい。
好ましい実施の形態では、カプセル材６６は、カリフォ
ルニア州IndustryのDexter Corporationから入手可能な
HYSOL FP4652低応力カプセル材及びHYSOL CNB798-2流量
制御ダム（flow control dam）からなる。流量制御ダム
は、ワイヤボンドの周囲にダムを形成するために使用さ
れ、このダムは、その後、低粘性の低応力カプセル材で
充填される。
【００３５】また光導波路１２を備える接触型イメージ
センサ１０は、光学検出器１４の下に配置されるレンズ
２２を備える。レンズ２２は、走査線３２から反射され
る画像光を光学検出器１４に向けその上に集束させる。
接触型イメージセンサ１０において、レンズ２２は、実
質的に１．０に等しい倍率を有する。好ましくはレンズ
２２は、ロッドレンズアレイ又は屈折率分布型レンズ
（gradient index lens)からなる。屈折率分布型（ＧＲ
ＩＮ）レンズは、１つのハウジング内に並べて取付けら
れたガラス又はプラスチックの円柱の線形アレイからな
る。各円柱は、円柱の中心から縁部に向かって外側に滑
らかに変化する屈折率により、屈折作用によって光を方
向付けする。好ましい実施の形態では、レンズ２２は、
約４．３ｍｍの高さ７０及び約１２５．８ｍｍの幅７２
を有する、日本板硝子社の登録商標であるSELFOCという
名称で販売されている形式の、部品番号SLA-20DFのよう
な、ＧＲＩＮレンズから形成されてもよい。各ロッドは
約０．６ｍｍの直径を有する。レンズ２２は、光学検出
器１４の下の約２．５ｍｍの距離７４及び物体２４の上
の約３．１ｍｍの高さ８０で、ハウジング２０の後部に
接着により取り付けられている。
【００３６】また光導波路１２を備える接触型イメージ
センサ１０は、照明源１６を備える。照明源１６は、ハ
ウジング接触面４８の窓２３を通して物体２４上の走査
領域２８を照明する複数の光線を生成する。照明源１６
は、複数の光線をもたらすのに適した広範囲の光源のう
ちのいずれによって構成されてもよい。例として１つの
好ましい実施の形態では、照明源１６は、印刷回路基板
１８の表面上に間隔を空けてはんだ付けされた、複数の
発光ダイオード（ＬＥＤ）（例えば３８、４０）からな
る。各発光ダイオード（例えば３８、４０）は、カリフ
ォルニア州、Palo Altoの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１６は、好ましくは１２個のＬＥＤ（例えば３８、４
０）を含み、それらの間には隙間（例えば４２）が残さ
れている。ＬＥＤ（例えば３８、４０）は、印刷回路基
板１８に亙っておおよそ一様に間隔が空けられている
が、ＬＥＤ（例えば３８、４０）をいくらか移動するこ
とにより、走査線３２に亙る照明の均一性を向上させる
ことができる。好ましい実施の形態において、ＬＥＤ
（例えば３８、４０）は、相互に約１１．０ｍｍの距離
７８をもって隔置されている。照明源１６は、光学検出
器１４から約４．０ｍｍの距離７６をもって印刷回路基
板１８に接続されている。
【００３７】光導波路１２を備える接触型イメージセン
サ１０が、ターゲットの物体、対象物（例えば、２４）
よりも幅が狭い場合、また接触型イメージセンサ１０は
１つ以上の位置検出器又はナビゲータ（例えば３４、３
６）を含み、ナビゲータは印刷回路基板１８及びハウジ
ング２０に取付けられる。各ナビゲータは、カプセル材
にコートされたワイヤボンドで印刷回路基板１８にワイ
ヤボンディングされた光検出器を備える。この各光検出
器の下には、レンズ（図示せず）が配置されており、ハ
ウジングの接触面４８の窓を通してドキュメント２４の
部分に照明するナビゲータＬＥＤ（図示せず）が、ハウ
ジング２０に取付けられている。ナビゲータＬＥＤは、
グレージング角で物体２４を照明するよう方向付けされ
ている。反射されたナビゲータ画像光は、ナビゲータレ
ンズを介してナビゲータ光検出器に向かって進行し、そ
こで画像データに変換される。そしてスティッチングア
ルゴリズムを利用して、画像データから物体２４の完全
な画像が形成される。
【００３８】光導波路１２は、照明源１６からの光路
（例えば２６、２６’）が光学検出器１４及びレンズ２
２の下の走査領域２８に向かって導かれるように、接触
型イメージセンサ１０内で、照明源１６の下に取付けら
れている。１つの好ましい実施の形態では、光導波路１
２は、照明源１６の下でレンズ２２に隣接し、間隔が空
けられて配置された、内部パネル８０及び外部パネル８
２を備える。これら内部パネル８０及び外部パネル８２
の対向する表面は、反射チャネルを形成し、そこを介し
て照明光（例えば２６、２６’）が進行する。すなわち
この反射チャネルが照明光の光路を形成する。光導波路
１２は、好ましくはスタンピング工程においてサイズが
決められかつ形成されるシート状の反射アルミニウムか
らなる。例えば光導波路１２は、好ましくは約０．４ｍ
ｍの厚みを有する、ペンシルベニア州、PittsburghのAl
coa社から入手可能なULTRABRITE、EVERBRITE又はCOILZA
Kアルミニウムをスタンピングすることによって形成さ
れる。
【００３９】代替的に、光導波路１２は、本質的に反射
する成形プラスチック部材か、又は反射材料で被覆され
た成形プラスチック部材から形成される。また光導波路
１２は、必要に応じて、剛性支持部材を備えるMYLARの
ような他の反射材料から形成される。
【００４０】図４及び図５において最もよく示されてい
る内部パネル８０は、少なくとも約７０％の反射率を有
する研磨された細長い反射器である（しかしながら、よ
り低い反射率を有する光導波路でも、ある程度照明の均
一性は向上する）。内部パネル８０は、約１２５．６ｍ
ｍの長さ１１０を有し、ハウジング２０の側面４４、４
６の間に延在する。内部パネル８０は、３つの部分、す
なわち上部８４、中央部８６及び下部８８に折曲げられ
ている。上部８４は、実質的に垂直であり、約０．８ｍ
ｍの高さ９０を有する。中央部８６は、約１３５度の角
度９２でレンズ２２に向かって戻る方向に折曲げられて
いる。中央部８６は、約２．４ｍｍの高さ９４を有す
る。下部８８は、約１３５度の角度９６で中央部８６か
ら前方に折曲げられている。内部パネル８０の部分８
４、８６、８８は、一方の端部１００ともう一方の端部
１０２の間で平坦であり、走査線３２を平行にする。内
部パネル８０は、接着層を利用して、レンズ２２の側面
１０４に取付けられている。代替的に、内部パネル８０
は、ハウジング２０の端部、すなわち側面４４、４６の
間に取付けられてもよい。
【００４１】図６及び図７に最もよく示されている外部
パネル８２もまた、少なくとも約７０％の反射率を有す
る研磨された細長い反射器である。外部パネル８２は、
約１２５．６ｍｍの長さ１１２を有し、ハウジング２０
の側面４４及び４６の間に延在し、内部パネル８０と同
一の広がりを有する。外部パネル８２は、２つの部分、
すなわち上部１０６と下部１０８とに折曲げられてい
る。上部１０６は、実質的に垂直であり、約３．３ｍｍ
の高さ１１６を有する。下部１０８は、上部１０６から
内部パネル８０に向かって戻る方向に約１５６度の角度
１１８で折曲げられている。下部１０８は、約４．７ｍ
ｍの高さ１２０を有する。
【００４２】また光導波路１２は、内部パネル８０と外
部パネル８２との間のそれらの端部近傍に延在している
一対のスペーサ部材を備えている。好ましい実施の形態
では、外部パネル８２は、左側部１２４又は端部から延
伸する左スペーサ１２２を備える。また外部パネル８２
は、左スペーサ１２２の鏡像であり、外部パネル８２の
右側部１２６から延伸する、右スペーサ（図示せず）を
備える。
【００４３】スペーサ（例えば１２２）は、内部パネル
８０と外部パネル８２との間に延在し、パネル８０、８
２の正確なスペーシング、間隔及び相対的な方向付けを
容易にする。またスペーサ（例えば１２２）は、反射性
であり、すなわち反射部材からなり、照明源１６からの
照明の効率的な使用に寄与する。
【００４４】ここで図６を参照すると、左スペーサ１２
２は、外部パネル８２の下部１０８と一体である。左ス
ペーサ１２２は、下部１０８から戻る方向に直角に折曲
げられており、それによって左スペーサ１２２を含む平
面が、下部１０８及び上部１０６を含む平面に対して垂
直となっている。左スペーサ１２２は、約４．７ｍｍの
高さ１２８と約３．０ｍｍの幅１３０とを有する。左ス
ペーサ１２２は、内部パネル８０に隣接して配置されて
いる内側部１３４と、折曲げられたときに外部パネル８
２の上部１０６に隣接する外側部１３６と、を有する。
左スペーサ１２２は、外側部１３６が外部パネル８２の
上部１０６に対して平行であるように、主に直立した略
矩形状である。
【００４５】左スペーサ１２２の上端１３８は、外部パ
ネル８２の上端１４０から下に約２．２ｍｍの距離１３
２をもって配置されている。それによって左スペーサ１
２２の内側部１３４は、内部パネル８０の下部８８に対
して平らに置かれる。代替的に、左スペーサ１２２は、
光導波路１２の上端１４０に向かって延伸しているが、
その場合、内部パネル８０の下部８８、中央部８６及び
上部８４に対して平らに置かれるよう、より複雑な形状
を有さなければならない。左スペーサ１２２の底部１４
２は、外部パネル８２の底部１４４近傍又はそれに向か
って延在している。
【００４６】代替的に、左スペーサ１２２は、外部パネ
ル８２の上部１０６と、あるいは内部パネル８０のいず
れかの部分８４、８６又は８８と、一体であってもよ
い。また左スペーサ１２２は、内部パネル８０、外部パ
ネル８２又はハウジング２０に取付けられている別個の
構成要素であってもよく、あるいは単にハウジング２０
内に成形された反射又は非反射領域であってもよい。
【００４７】左スペーサ１２２の詳細な説明は、鏡像で
ある右スペーサ（図示せず）に対しても適用される。
【００４８】内部及び外部パネル８０、８２の上部９
０、１０６は、それぞれ照明源１６の側面に位置し、約
１．５ｍｍの距離１１４の間隔が空けられている。光導
波路１２は、照明源１６が内部パネル８０と外部パネル
８２と間におおよそ中心を置くように、位置合せされて
いる。内部及び外部パネル８０、８２の上部９０、１０
６は、好ましくは、カプセル材６６を備えるバッフルを
形成し、かつ迷光が光導波路１２の上端を超えて漏れる
ことがないように、印刷回路基板１８に対して十分近く
まで延在している。
【００４９】各部の高さ（例えば９０、１１６）及び角
度（例えば９２、１１８）によって画定されているよう
な光導波路１２の構成は、照明源１６からの光を最もよ
く集束し導くために必ずしも最適化される必要がない、
ということに留意することが重要である。むしろ光導波
路１２の構成は、接触型イメージセンサ１０の制約に従
う一方で最適条件に可能な限り近くなるよう設計されて
いる。代替的に、光導波路１２は、アリゾナ州Tucsonの
Breault Research Organization,Inc.から入手可能なAS
AP5.0のような光学的設計についてのコンピュータプロ
グラムを利用して最適化され、接触型イメージセンサ１
０が最適化された光導波路１２に適応されていてもよ
い。
【００５０】光導波路１２を備える接触型イメージセン
サ１０の動作中、照明源１６は、光導波路１２への種々
の光路（例えば２６、２７）に従う光線を生成する。光
路（例えば２６、２７）は、光導波路１２の壁又はパネ
ル８０、８２で反射し、反射光路（例えば２６’、２
７’、２７’’）に従って、光導波路１２及び接触型イ
メージセンサ１０を出て物体２４の走査領域２８へ向か
う。画像光は、物体２４から反射され、光路３０に沿っ
てレンズ２２内に進行する。そして画像光は、光路３
０’に従い、レンズ２２を通過して、光学検出器１４に
入る。その後光学検出器１４は、画像光を表す電気信号
を生成する。
【００５１】ここで図８及び図９を参照し、光導波路１
２を備える場合と備えていない場合との接触型イメージ
センサにおける、走査線照明の均一性の図形的な表現を
議論する。各図は、８ビットディジタイザによって測定
された光強度のプロットを示し、光強度を０〜２５５で
評価している。ここで、Ｙ軸は光強度に対応し、Ｘ軸
は、光学検出器１４上の１４２８画素によって検出され
る、均一な物体２４上の走査線に対応する。
【００５２】図８に示すように、光導波路１２を備えて
いない接触型イメージセンサの走査線に亙る照明の強度
は、大きく変化する。この接触型イメージセンサでは、
１８個のＬＥＤが、回路基板に亙って間隔を空けて配置
されており、所定の角度で走査線３２近傍に配置されて
いる。図８のグラフにおける一連のピーク（例えば１４
６、１４８、１５０）は、ＬＥＤの下の走査線３２上の
明るいスポットに対応する。図８のグラフにおける一連
の谷（例えば１５２、１５４）は、ＬＥＤ間の隙間の下
の走査線３２上の暗いスポットに対応している。これら
のピークと谷（例えば１４６、１５２）により、明るい
縞と暗い縞とを有する、一様ではない走査画像が生じ
る。これらのピーク及び谷（例えば１４６、１５２）
は、ポストプロセシングソフトウェアによって幾分か補
正することができる。しかしながらポストプロセシング
ソフトウェアは、走査処理の速度を低下させ、完全には
有効ではない。また図８のグラフから、均一性を向上さ
せるためにＬＥＤの各々の間の間隔をどのように調整す
ることができるかが不明瞭であるように、ピーク及び谷
（例えば１４６、１５２）は、設計プロセスを複雑にす
る。
【００５３】対照的に、光導波路１２を備える接触型イ
メージセンサ１０は、図９に示すように、走査線３２に
亙りより一層均一な照明をもたらす。図８におけるピー
ク及び谷（例えば、１４６、１５２）を生じさせるスポ
ットライト効果は、大幅に低減される。（小さなスパイ
ク（例えば１５６、１５８）は、画像光を光学検出器１
４に伝送するＧＲＩＮレンズ２２の各管又は円柱に対応
している。）
【００５４】また接触型イメージセンサ１０の光導波路
１２によってもたらされる均一な照明により、照明源１
６の設計が容易になる。図８のピーク及び谷（例えば１
４６、１５２）が低減されることにより、図９のグラフ
をより平坦にするようにＬＥＤ（例えば３８、４０）の
間の間隔を調整することが、非常に簡単になる。例えば
いくつかのＬＥＤ（例えば３８、４０）の間隔を増大さ
せることにより、谷を深くすることなく、小さな残りの
丘（例えば１６０、１６２）を低くすることができる、
ということが明らかである。また印刷回路基板１８の端
部のＬＥＤもまた、反射スペーサ（例えば１２２）によ
って生じる丘１６４、１６６を除去するように更に離す
ように間隔を空けることが可能である、ということも明
らかである。これは、光導波路１２による照明源１６か
らの光の有効な使用の例証である。（当然のことなが
ら、接触型イメージセンサ１０の部品の動作特性におけ
る正常な変動による、照明のある程度の不均一性が予測
される。）
【００５５】また光導波路１２の反射率を選択的に変更
することにより、光導波路１２によってもたらされる照
明の均一性を向上させることができる。例えば各ＬＥＤ
（例えば３８、４０）の真下の領域において、それらの
もとで強度がピークを備えることを防止するために、光
導波路１２の反射率を低減することができる。これは、
低反射コーティングを施すことによるか、又は光導波路
１２の表面を粗面仕上げ（texture）することにより、
達成される。１つの実施の形態では、おおよそ幅２ｍ
ｍ、高さ３ｍｍであるより低い反射率の矩形が、各ＬＥ
Ｄ（例えば３８、４０）の真下の内部及び外部パネル８
０、８２の対向する表面に配置される。
【００５６】さらに図１０を参照すると、接触型イメー
ジセンサ２１０の他の実施の形態が、楕円光導波路２１
２を備える。上述した接触型イメージセンサ１０と同様
に、楕円光導波路２１２を備える接触型イメージセンサ
２１０は、印刷回路基板２１８に取付けられている光学
検出器２１４及び照明源２１６を備える。ハウジング
（図示せず）の光学検出器２１４の下には、レンズ２２
２が取付けられており、印刷回路基板２１８には、ナビ
ゲータ２３４もまた取付けられる。
【００５７】楕円光導波路２１２は、対向する凹状の表
面を備える、互いに間隔を空けて配置される曲面内部パ
ネル２８０と曲面外部パネル２８２とを備える。曲面内
部パネル２８０は、レンズ２２２の側面３０４に接着に
より取付けらているか、又はハウジングに取付けられて
いてもよく、曲面外部パネル２８２は、上述したように
ハウジングに取付けられている。
【００５８】曲面内部パネル２８０及び曲面外部パネル
２８２の上端２８４及び３４０は、それぞれ照明源２１
６の側面に位置し、印刷回路基板２１８に可能な限り近
接して配置されている。平面反射器３０８は、下端で曲
面外部パネル２８２と一体的に形成されており、約１５
７．５度の角度３１８をもってレンズ２２２に向かって
折曲げられている。
【００５９】放物線のパラメータは、接触型イメージセ
ンサ２１０の寸法及び構成によって決まる。更に曲面内
部パネル２８０及び曲面外部パネル２８２は、厳密に楕
円である必要はない。上述したように、楕円光導波路２
１２は、接触型イメージセンサ２１０の制約に従うよう
に、最適な光伝送形状から離れるように変更されてもよ
い。しかしながら、好ましい楕円光導波路２１２では、
楕円の焦点は、照明源２１６及び走査領域２２８に位置
する。
【００６０】楕円光導波路２１２を備える接触型イメー
ジセンサ２１０の動作中、照明源２１６は、楕円光導波
路２１２への種々の光路（例えば２２６、２２７）に従
う光線を生成する。光路（例えば２２６、２２７）は、
楕円光導波路２１２の曲面パネル２８０、２８２で反射
し、反射光路（例えば２２６’、２２７’、２２
７’’）に従い楕円光導波路２１２及び接触型イメージ
センサ２１０を出てレンズ２２２の下の走査領域２２８
に向かう。画像光は、物体２２４から反射され、光路２
３０に沿ってレンズ２２２内に進行する。そして画像光
は、光路２３０’に従い、レンズ２２２を通って、光検
出器２１４に向かう。その後、光検出器２１４は、画像
光を表す電気信号を生成する。
【００６１】図１１に示す他の実施の形態では、光導波
路４１２を備える接触型イメージセンサ４１０が、図１
〜図３に示し、上述した光導波路１２を備える接触型イ
メージセンサ１０と同様に構成されているが、レンズ４
１３が、内部及び外部パネル４８０、４８２の各々の上
部４８４、５０６の間に取付けられている。レンズ４１
３は、内部及び外部パネル４８０、４８２の間と、ハウ
ジング（図示せず）の両端部の間とに完全に適合するよ
うにサイズが決められた円柱レンズである。円柱レンズ
４１３は、照明源４１６と非常に近接するか又は接触し
て配置される。円柱レンズ４１３は、光線を光導波路４
１２内に集束させ、光導波路４１２のフォーカルパワー
（focal power）を増大させることにより、光導波路４
１２の作用を向上させる。さもなければ広い角度で光導
波路４１２に入る光線が、光導波路４１２の内部で多数
回内部的に反射し、強度を低減させる。また光線は、望
ましくない広い角度で光導波路４１２を出て、走査領域
４２８に達しない可能性もある。
【００６２】図１２に示す他の実施の形態では、光導波
路６１２を備える接触型イメージセンサ６１０は、図１
〜図３に示し、上述した光導波路１２を備える接触型イ
メージセンサ１０と同様に構成されているが、内部及び
外部パネル６８０、６８２の各々の上端部６８４、７０
６の間に、拡散シート６２１が取付けられている。拡散
シート６２１は、内部及び外部パネル６８０、６８２の
間と、ハウジング（図示せず）の両端部の間とに完全に
適合するようサイズが決められた、実質的に透明なシー
トである。拡散シート６１２により、照明源６１６から
の実質的にすべての光が光導波路６１２内を通過する。
しかしながら、光は、シート６１２を通過する際に散乱
し、走査線に亙って照明の均一性が増大する。拡散シー
ト６１２は、ミネソタ州Minneapolisの３Ｍ社から入手
可能な部品番号DFA-20から形成されてもよい。拡散シー
ト６１２は、内部及び外部パネル６８０、６８２の上部
６８４、７０６に接着により取り付けられてもよく、あ
るいはハウジングに取付けられてもよい。
【００６３】さらに図１３を参照すると、接触型イメー
ジセンサ８１０の他の実施の形態が、固体（solid）光
パイプ８１２を備えている。上述した接触型イメージセ
ンサ１０と同様に、固体光パイプ８１２を備える接触型
イメージセンサ８１０は、印刷回路基板８１８に取付け
られている光学検出器８１４と照明源８１６とを備え
る。ハウジング（図示せず）の光検出器８１４の下に
は、レンズ８２２が取付けられており、印刷回路基板８
１８にはナビゲータ８３４が取付られてもよい。
【００６４】固体光パイプ８１２は、空気より大きな屈
折率を有する、実質的に透明ないかなる材料から形成さ
れてもよい。屈折率が空気よりも大きいということによ
り、光線は、固体光パイプ８１２の側面に対し略垂直な
角度である場合にのみ、固体光パイプ８１２に進入し、
固体光パイプから射出する。固体光パイプ材料に対する
入射の臨界角より大きな入射角度で固体光パイプ８１２
の側面に突当たる光線は、光路８２６内に示すように内
部反射される。このため、照明源８１６の下に配置され
ている固体光パイプ８１２の上端８２５は、好ましくは
照明源８１６に対して平行である。同様に、固体光パイ
プ８１２の底部８２７は、示されている反射光路８２
６’に沿うなど、走査領域８２８の照明の好ましい方向
に対して垂直である。
【００６５】光線を固体光パイプ８１２内に導くため
に、照明源８１６の側に迷光バッフル又は反射器を配置
することができる。代替的に、本質的に直線状に固体光
パイプ８１２内で放射する照明源８１６が選択されても
よい。
【００６６】固体光パイプ８１２の上端８２５が、必要
に応じて、照明源８１６からの光を固体光パイプ８１２
に入る時に散乱させるためにわずかに粗面加工されてい
てもよい。固体光パイプ８１２は、上述した種々の実施
の形態と同じ寸法で形成される。
【００６７】固体光パイプ８１２を備える接触型イメー
ジセンサ８１０の動作中、照明源８１６は、固体光パイ
プ８１２への種々の光路（例えば８２６）に従う光線を
生成する。光路（例えば８２６）は、固体光パイプ８１
２の側面（例えば８８２）から内部的に反射し、反射光
路（例えば８２６’）に従って固体光パイプ８１２及び
接触型イメージセンサ８１０を出て、レンズ８２２の下
の走査領域８２８に向かう。画像光は、物体８２４で反
射され、光路８３０に沿ってレンズ８２２内に進行す
る。そして画像光は、光路８３０’に従ってレンズ８２
２を通過し光学検出器８１４に向かう。その後、光学検
出器８１４は、画像光を表す電気信号を生成する。
【００６８】本明細書において、本発明の例示的かつ目
下好ましい実施の形態を詳細に述べたが、本発明の概念
は他の方法で種々に具体化され、採用されてもよいこと
が、理解されるべきである。例えば、光導波路１２は、
接触型イメージセンサの種々の構成に適応するよう多く
の代替的な形で形成される。添付の特許請求の範囲は、
従来技術によって限定される点を除いて、このような変
形態様を含むよう解釈されることが意図されている。以
下においては、本発明の種々の構成要件の組み合わせか
らなる例示的な実施態様を示す。 １．取付面（１８）と、該取付面に取付けられている感
光性光学検出器（１４）と、前記取付面に取付けられて
いる光源（１６）と、該光源の下に配置されている光導
波路（１２）と、この光導波路（１２）が、光路（２
６、２７）を前記光源から前記感光性光学検出器の下の
走査線領域（２８）に導くよう方向付けされていること
と、からなる接触型イメージセンサ。 ２．前記走査線領域（２８）と前記感光性光学検出器
（１４）の間に延在する反射光路（３０）が通過するよ
うに、前記感光性光学検出器（１４）の下に配置されて
いるレンズ（２２）を更に具備する、１項記載の接触型
イメージセンサ。 ３．前記レンズが屈折率分布型レンズからなる、２項記
載の接触型イメージセンサ。 ４．前記光源（１６）が複数の発光ダイオード（３８、
４０）からなる、１項記載の接触型イメージセンサ。 ５．前記光導波路（１２）が、上端（８２５）、下端
（８２７）、正面及び背面を有する光パイプ（８１２）
からなり、該上端が前記光源に隣接して配置され、該下
端が前記走査線領域（２８）に隣接して配置され、それ
によって前記光路がこの光パイプの該上端及び該下端を
通過し、かつ該正面及び該背面で内部に反射する、１項
記載の接触型イメージセンサ。 ６．前記光導波路（１２）が、内部パネル（８０）と外
部パネル（８２）からなり、該内部パネルが、間隔を空
けて該外部パネルに隣接して配置され、それによって前
記光路が該内部パネルと該外部パネルの間を通過する、
１項記載の接触型イメージセンサ。 ７．前記内部パネル（８０）と前記外部パネル（８２）
が、各々第１の端部（１００、１２４）及び第２の端部
（１０２、１２６）からなり、前記光導波路が、更に第
１のスペーサ部材（１２２）及び第２のスペーサ部材か
らなり、該第１のスペーサ部材が、該内部パネルの該第
１の端部と該外部パネルの該第１の端部との間に延在
し、該第２のスペーサ部材が、該内部パネルの該第２の
端部と該外部パネルの該第２の端部との間に延在する、
６項記載の接触型イメージセンサ。 ８．接触型イメージセンサを製造する方法であって、取
付面（１８）に感光性光学検出器（１４）を取付けるス
テップと、該取付面に該感光性光学検出器に隣接して少
なくとも１つの光源（１６）を取付けるステップと、光
路（２６、２７）を該少なくとも１つの光源から該感光
性光学検出器の下の領域（２８）まで導くように、該少
なくとも１つの光源の下に光導波路（１２）を配置する
ステップと、からなる方法。 ９．前記光導波路（１２）が、内部パネル（８０）及び
外部パネル（８２）からなり、前記少なくとも１つの光
源（１６）の下に前記光導波路（１２）を配置するステ
ップが、該内部パネル及び該外部パネルを互いに間隔を
空けて配置するステップを含み、それによって前記光路
が該内部パネルと該外部パネルの間を通過する、８項記
載の方法。 １０．印刷回路基板（１８）と、該印刷回路基板に取付
けられている複数の光検出器（６０、６２）と、前記印
刷回路基板に取付けられている複数の光源（３８、４
０）と、該複数の光源から該複数の光検出器の下の領域
（２８）まで光を導く手段（１２）と、からなる接触型
イメージセンサ。
【発明の効果】本発明は、取り付け表面（１８）に取り
付けられた感光性光学検出器（１４）と光源（１６）と
からなる接触型イメージセンサに関する。光導波路（１
２）が、光源の下方に取り付けられ、光路を光源から、
感光性光学検出器の下の走査線領域（２８）まで導くよ
うに方向付けされている。このような構成であることに
よって、本願発明の接触型イメージセンサは、照明源と
検出システムとがより集積されたパッケージングを備
え、より簡便に装置の組立て及び位置調整が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】光導波路を有する接触型イメージセンサの正面
図である。
【図２】線２に沿って取出され、ハウジングが取除かれ
た図１の接触型イメージセンサの側断面図である。
【図３】図１の接触型イメージセンサにおける印刷回路
基板の表面の図であり、光検出器及びＬＥＤの配置を示
している。
【図４】図１の光導波路の内部パネルの左側面図であ
る。
【図５】図１の光導波路の内部パネルの正面図である。
【図６】図１の光導波路の外部パネルの左側面図であ
る。
【図７】図１の光導波路の外部パネルの正面図である。
【図８】従来技術による接触型イメージセンサの走査線
に亙る照明の不均一性を示すグラフである。
【図９】図１の光導波路を備えた接触型イメージセンサ
における走査線に亙る照明の均一性を示すグラフであ
る。
【図１０】楕円形光導波路を備えた接触型イメージセン
サの側面図である。
【図１１】照明源に隣接した円柱レンズを有する、光導
波路を備えた接触型イメージセンサの側面図である。
【図１２】照明源に隣接した拡散シートを有する、光導
波路を備えた接触型イメージセンサの側面図である。
【図１３】固体光パイプを備えた接触型イメージセンサ
の側面図である。
【符号の説明】
１０…接触型イメージセンサ １２…光導波路 １４…光学検出器（感光性光学検出器） １６…照明源（光源） １８…印刷回路基板（取付面） ２２…レンズ ２６、２７…光路 ２８…走査領域 ３０…反射光路 ３８、４０…発光ダイオード ６０、６２…光検出器 ８０…内部パネル ８２…外部パネル １００、１０２…端部 １２２…左スペーサ １２４…左側部 ８１２…固体光パイプ ８２５…上端 ８２７…下端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユージーン・エイ・ミクシュ アメリカ合衆国コロラド州80537，ラブラ ンド，20シー，イースト・カウンティ・ロ ード・8044 (72)発明者 ルース・アン・デイビーズ アメリカ合衆国コロラド州80526，フォー トコリンズ，ベニントン・サークル・2072 (72)発明者 キース・エム・マホニー アメリカ合衆国コロラド州80550，ウイン ザー，ウェルド・カウンティ・ロード・ 23・33630

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 取付面（１８）と、 該取付面に取付けられている感光性光学検出器（１４）
    と、 前記取付面に取付けられている光源（１６）と、 該光源の下に配置されている光導波路（１２）と、この
    光導波路（１２）が、光路（２６、２７）を前記光源か
    ら前記感光性光学検出器の下の走査線領域（２８）に導
    くよう方向付けされていることと、からなる接触型イメ
    ージセンサ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019003669A (ja) * 2013-05-22 2019-01-10 アイエスシーアイラボ コーポレイション 動物たちの鼻柄を用いた動物個体認識装置及び方法
CN114788001A (zh) * 2022-01-04 2022-07-22 苏州帧观智造科技有限公司 多层图像传感器

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7333083B1 (en) * 2001-05-10 2008-02-19 Logitech Europe S.A. Optical based performance improvement for an optical illumination configuration
WO2003089950A2 (en) * 2002-04-15 2003-10-30 Toolz, Ltd. Distance measurement device
US6885795B1 (en) 2002-05-31 2005-04-26 Kotusa, Inc. Waveguide tap monitor
US6947622B2 (en) * 2002-06-27 2005-09-20 Kotura, Inc. Wafer level testing of optical components
US7308166B1 (en) * 2002-10-08 2007-12-11 Kotura, Inc. Coupling a light sensor array with an optical component
KR100622404B1 (ko) * 2002-10-23 2006-09-13 주식회사 애트랩 광 이미지 검출기 및 이를 채택하는 광 마우스
US20040119417A1 (en) * 2002-12-20 2004-06-24 Hsiu-O Hsu Scanner with common illumination light source
US7085023B2 (en) * 2003-10-14 2006-08-01 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Image-reading apparatus
US7423280B2 (en) 2004-08-09 2008-09-09 Quad/Tech, Inc. Web inspection module including contact image sensors
CN100361491C (zh) * 2004-08-13 2008-01-09 菱光科技股份有限公司 具有多焦距及多分辨率的接触式影像扫描仪
JPWO2006049206A1 (ja) * 2004-11-05 2008-05-29 三菱電機株式会社 照明装置、およびこれを用いた画像読み取り装置
JP3964899B2 (ja) * 2004-11-08 2007-08-22 ローム株式会社 画像読み取り装置
KR101334081B1 (ko) 2005-07-08 2013-11-29 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 광원의 평면 어레이에 의해 방출된 수렴 광선을 달성하는 방법 및 장치
US7417221B2 (en) * 2005-09-08 2008-08-26 Gentex Corporation Automotive vehicle image sensor
US7511800B2 (en) * 2005-11-28 2009-03-31 Robert Bosch Company Limited Distance measurement device with short range optics
US20080035732A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-14 Igor Vinogradov Uniform illumination without specular reflection in imaging reader
US7732756B2 (en) * 2006-11-01 2010-06-08 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. User navigation device with a code wheel and an encoder
US20080225350A1 (en) * 2007-03-13 2008-09-18 David Troy Roberts Contact-image-sensor scanner configurable for scanning opaque and transparent media
US7628520B2 (en) * 2007-04-23 2009-12-08 Ford Global Technologies, Llc Lighting system and method
US20080266894A1 (en) * 2007-04-24 2008-10-30 Hosein Ali Razavi Imaging device illumination system
US8505824B2 (en) * 2007-06-28 2013-08-13 Symbol Technologies, Inc. Bar code readers having multifold mirrors
US20090020612A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-22 Symbol Technologies, Inc. Imaging dual window scanner with presentation scanning
US7780086B2 (en) * 2007-06-28 2010-08-24 Symbol Technologies, Inc. Imaging reader with plural solid-state imagers for electro-optically reading indicia
US8662397B2 (en) * 2007-09-27 2014-03-04 Symbol Technologies, Inc. Multiple camera imaging-based bar code reader
US7710570B2 (en) * 2008-04-18 2010-05-04 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Light pipe for low profile optical navigation systems
US9182252B2 (en) * 2008-05-16 2015-11-10 Parker Hannifin Corporation Probe for determining an absolute position of a rod of a cylinder
US20100001075A1 (en) * 2008-07-07 2010-01-07 Symbol Technologies, Inc. Multi-imaging scanner for reading images
US20100102129A1 (en) * 2008-10-29 2010-04-29 Symbol Technologies, Inc. Bar code reader with split field of view
US8479996B2 (en) * 2008-11-07 2013-07-09 Symbol Technologies, Inc. Identification of non-barcoded products
CN102696216B (zh) 2009-12-28 2015-08-12 佳能元件股份有限公司 接触式图像传感器单元以及使用该单元的图像读取装置
CN102065198A (zh) * 2010-06-24 2011-05-18 苏州佳世达电通有限公司 扫描装置
JP5139507B2 (ja) 2010-12-10 2013-02-06 キヤノン・コンポーネンツ株式会社 イメージセンサユニット、及び、画像読取装置
JP5244952B2 (ja) * 2010-12-21 2013-07-24 キヤノン・コンポーネンツ株式会社 イメージセンサユニット、及び、画像読取装置
JP5400188B2 (ja) 2011-05-11 2014-01-29 キヤノン・コンポーネンツ株式会社 イメージセンサユニットおよびそれを用いた画像読取装置、画像形成装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3096171B2 (ja) * 1991-09-30 2000-10-10 ローム株式会社 イメージセンサ及びそれを搭載する電子機器
US6014231A (en) * 1992-09-09 2000-01-11 Rohm Co., Ltd. Image sensor
US5552597A (en) 1994-07-06 1996-09-03 Hewlett-Packard Company Hand-held scanner having adjustable light path
US5586212A (en) 1994-07-06 1996-12-17 Hewlett-Packard Optical wave guide for hand-held scanner
US5578813A (en) 1995-03-02 1996-11-26 Allen; Ross R. Freehand image scanning device which compensates for non-linear movement
JP3176303B2 (ja) * 1996-02-09 2001-06-18 キヤノン株式会社 信号処理装置
JP3453495B2 (ja) * 1996-07-26 2003-10-06 キヤノン株式会社 密着型イメージセンサ及び画像読取装置
JP3181853B2 (ja) * 1997-04-10 2001-07-03 キヤノン株式会社 密着型イメージセンサ及び情報処理装置
US6054707A (en) * 1998-07-31 2000-04-25 Syscan Inc. Portable scanners capable of scanning both opaque and transparent materials
US6259108B1 (en) * 1998-10-09 2001-07-10 Kinetic Sciences Inc. Fingerprint image optical input apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019003669A (ja) * 2013-05-22 2019-01-10 アイエスシーアイラボ コーポレイション 動物たちの鼻柄を用いた動物個体認識装置及び方法
CN114788001A (zh) * 2022-01-04 2022-07-22 苏州帧观智造科技有限公司 多层图像传感器

Also Published As

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