JP2002204337A - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集光レンズが接着剤などの接着手段を用いる
ことなく筐体内の所定の位置に確実に固定される密着型
イメージセンサを提供すること。 【解決手段】 筐体７は、弾性材からなる主走査方向の
断面がコ字状態であって、被読取媒体を照明する光源
３、被読取媒体からの反射光または透過光を集光するロ
ッド集光レンズ４、被読取媒体からの光情報を電気信号
に変換する光電変換素子５、上記電気信号を取り出すた
めの回路基板６を収容し、且つ集光レンズ４は筐体７の
両側壁たる第一側壁７１と第二側壁７２の挟み力により
所定箇所に挟持固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密着型イメージセ
ンサに関し、詳しくは１次元ラインセンサを用いた画像
読取装置として好適な密着型イメージセンサに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、従来の密着型イメージセンサ
の断面図であって、図１１において、１は被読取媒体、
２は被読取媒体１の位置を決定する透明板、３は被読取
媒体１を照明する光源、４は被読取媒体１から反射する
光情報を集光するロッド集光レンズアレイ（以下略して
集光レンズ）、５は集光レンズ４により集光された光情
報を電気信号に変換する光電変換素子、６は光電変換素
子５が実装された回路基板、７は上記透明板２、光源
３、集光レンズ４、光電変換素子５、および回路基板６
を収容する筐体、８は集光レンズ４を筐体７内に固定す
るための接着剤である。集光レンズ４は、集光レンズ主
体４１とその両側に設けられた集光レンズ補強体４２と
から構成されている。

【０００３】光源３により照明された被読取媒体１から
の反射光は、集光レンズ４によって光電変換素子５の上
に集光され、被読取媒体１からの光情報は電気信号とし
て外部へ取り出される。図１１の光学系において、集光
レンズ４の位置は、その光軸方向での上記被読取媒体１
と光電変換素子５との間の光学寸法の中点に設定され
る。また集光レンズ４、透明板２、および回路基板６な
どの焦点距離に関わる諸部材の光軸方向での各位置は、
それらが筐体７に固定されることにより決定されるよう
に設計されている。その場合、集光レンズ４の位置が特
に重要であるが、図１１の例では、集光レンズ４の光電
変換素子５側の集光レンズ端面が筐体７に形成された棚
状の突起の上面に接するようになっている。集光レンズ
４のうち、筐体７の上記の突起上面に接する箇所は集光
レンズ主体４１の両側の集光レンズ補強体４２の各端面
であり、集光レンズ主体４１の端面は、上記の突起で遮
光されることなく、図示する通り光電変換素子５に対し
て開口している。

【０００４】図１１の密着型イメージセンサの組み立て
に際しては、集光レンズ４は、上記突起上面に押しつけ
られた状態で接着剤８により位置固定される。このよう
に集光レンズ４は、最終的には接着剤８により固定され
ることが前提となっているので、集光レンズ４が収まる
べき筐体７内部の空間は、集光レンズ４の体積よりも、
嵌め合い公差分などを考慮して多少大き目に設計されて
おり、このためにかく組み立てられた密着型イメージセ
ンサには、集光レンズ４の周囲には多少の隙間が残存す
る。

【０００５】従来の密着型イメージセンサは、以上のよ
うに構成されているので、集光レンズ４を上記突起上面
などの所定の位置に接着剤などで固定する面倒な工程が
必要であるためにその組み立て作業にあたっては接着剤
の塗布工程や乾燥工程などが必要であって組み立て作業
が複雑になり、結果としてコスト高になる問題がある。
また接着剤を用いて組み立てたものは、修理や点検ある
いはその他の目的で分解しようとしても硬化した接着剤
の除去が必要となるので分解しずらい問題があり、さら
に接着剤による接着不良があると、集光レンズ４と筐体
７との間に隙間があるために集光レンズ４が筐体７から
剥離して傾き、ために光軸がずれて読取精度が劣化する
忌むべき問題もあった。

【０００６】特許番号第２６８４２２７号には、集光レ
ンズの筐体での固定位置についての開示はあるものの、
その固定方法についての開示はない。また特開平４−３
６０４５８号公報には、集光レンズを接着剤または板バ
ネにより筐体内に固定することが開示されているが、接
着剤による方法は前記した問題を孕んでおり、一方、板
バネによる方法は板バネ自体の筐体内での確実な固定が
重要となるにも拘らずその具体的な構造や方法について
は開示されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な諸問題点が解消された、しかして集光レンズが接着剤
などの接着手段を用いることなく筐体内の所定の位置に
確実に固定される密着型イメージセンサを提供すること
を課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の密着型イメージ
センサは、（１）被読取媒体を照明する光源、上記光源
により照明された上記被読取媒体からの反射光または透
過光を集光する集光レンズ、集光された上記被読取媒体
からの光情報を電気信号に変換する光電変換素子、上記
光電変換素子が実装されて上記電気信号を取り出すため
の回路基板、および上記光源、上記集光レンズ、上記光
電変換素子、上記回路基板を収容すると共に上記集光レ
ンズを弾性に基づく挟み力により挟持固定する筐体を備
えたものである。 （２）上記（１）において、筐体は、弾性材から形成さ
れており、上記筐体の集光レンズを収容する空間の上記
集光レンズが収容される前の光軸方向と副走査方向の各
寸法は、上記集光レンズの上記光軸方向と上記副走査方
向の各寸法より小さく作られたものである。 （３）上記（１）または（２）において、集光レンズ
は、略直方体であり、筐体の挟み力は、上記集光レンズ
に対して光軸方向と副走査方向の両方に作用するもので
ある。 （４）上記（３）において、筐体の挟み力は、光軸方向
と副走査方向の両分力成分を有するものである。 （５）上記（３）において、筐体による挟み力は、集光
レンズの副走査方向の両側面と光軸方向の両側面に作用
するものである。 （６）上記（４）において、筐体による挟み力は、集光
レンズの被読取媒体側の主走査方向に平行な稜および上
記稜に接する二面と、上記集光レンズの光電変換素子側
の主走査方向に平行な稜および上記稜に接する二面に、
且つ光軸方向に対して傾斜する方向に作用するものであ
る。 （７）上記（１）において、筐体による挟み力は、副走
査方向のみまたは主として副走査方向であり、且つ少な
くとも上記挟み力が直接作用する箇所における筐体と集
光レンズとの間の摩擦係数が大きいものである。 （８）上記（７）において、挟み力が直接作用する箇所
における筐体と集光レンズとの間に摩擦係数が大きい材
料が挿入されたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下の諸実施の形態において、図
１１の従来技術に示された部位と同じ部位については同
符号を付し、各内容の説明は図１１での説明を参照する
こととして以下では省略することがある。さらに先行す
る実施の形態において用いられた部位や用語は、先行す
る実施の形態における説明を参照することとして、後続
の実施の形態においては説明を省略することがある。

【００１０】実施の形態１．図１〜図２は、本発明にお
ける密着型イメージセンサの実施の形態１を説明するも
のであって、図１は実施の形態１の断面図であり、図２
は図１に示された筐体７のみの断面図である。図１〜図
２において、１は被読取媒体、２は被読取媒体１の位置
を決定する透明板、３は被読取媒体１を照明する光源、
４は集光レンズ、５は集光レンズ４により集光された光
情報を電気信号に変換する光電変換素子、６は光電変換
素子５が実装された回路基板、７は上記透明板２、光源
３、集光レンズ４、光電変換素子５、および回路基板６
を収容する筐体である。

【００１１】集光レンズ４は、図１１の従来技術の場合
と同様に集光レンズ主体４１とその両側に設けられた集
光レンズ補強体４２とから構成されて、主走査方向（紙
面に垂直な方向、以下同様）の断面が長方形の直方体で
あり、集光レンズ補強体４２は機械的強度の高い有機高
分子、就中、応力緩和現象に基づく変形が可及的に小さ
いもの、例えば繊維補強エポキシ樹脂、繊維補強ポリエ
ステル、あるいはその他の有機高分子から形成されてい
る。筐体７は、有機高分子の射出成形、金属材の押出型
成形などにより製造することができ、その形成材料とし
ては上記の有機高分子やアルミニウムなどの金属材、あ
るいはその他の弾性材が用いられる。

【００１２】筐体７は、光源３を設置する傾斜面７１１
を有する第一側壁７１、後記する支点７４の変形により
且つ支点７４を支点として図２上での左右の方向に変位
可能な第二側壁７２、第一側壁７１と第二側壁７２とを
繋ぐ底壁７３とから構成された断面がコ字形のものであ
り、底壁７３の直上に回路基板６を収容する空間７５
を、空間７５の上に少し距離を置いて集光レンズ４を収
容する空間７６を、また上記傾斜面７１１の上方に光源
３を設置する空間７７を、また第一側壁７１と第二側壁
７２との各先端部間、換言すると筐体７の開口端に透明
板２を設置する空間７８を有する。

【００１３】第二側壁７２は、空間７８に近いその上部
に表面が光軸に平行な面を有する突起部７２１とその直
上に先端が尖った突起部７２２を有し、それらは後記す
るように集光レンズ４を空間７６内に固定する際に集光
レンズ４を押圧する作用をなす。

【００１４】筐体７には、集光レンズ４の集光レンズ主
体４１が正しく光軸に一致する状態にて筐体７に収容さ
れるように、少なくとも二つの基準面が設けられる。こ
の二つの基準面が設けられる位置は、本発明における各
種実施の形態において区々であるが、実施の形態１にお
いては第一側壁７１の光軸に平行な内面７１２が基準面
Ａとされており、上記内面７１２に設けられた断面三角
形の突起の上面７１３が基準面Ｂとされている。なお基
準面Ｂは、上記光軸に正しく直交するように形成されて
いる。

【００１５】支点７４は、第二側壁７２と底壁７３との
結合部に相当し、第二側壁７２は、この支点７４を軸に
して図２において実線で示す位置から一点鎖線で示す位
置を多少越えて弾性的に変位可能であり、実線は筐体７
内に集光レンズ４が収容されていない状態（以下、レン
ズ未収容状態）を、一方、一点鎖線は集光レンズ４が収
容された状態（以下、レンズ収容状態）を示す。また図
２において、内面７１２の一部、基準面Ｂおよび点線ａ
で囲まれた箇所は、レンズ未収容状態における空間７６
の断面図を示し、上記内面７１２の一部、基準面Ｂおよ
び点線ｂで囲まれた箇所は、レンズ収容状態における空
間７６の断面図を示す。

【００１６】実施の形態１および後続する各実施の形態
においては、レンズ未収容状態における空間７６の大き
さは、レンズ収容状態でのその大きさより小さくなるよ
うに設計されている。換言すると空間７６は、レンズ未
収容状態における光軸方向と副走査方向の各寸法がレン
ズ収容状態におけるそれらの各寸法より小さく作られて
いる。したがって、集光レンズ４を空間７６に装填する
には、第二側壁７２を実線の状態から一点鎖線の状態を
経てさらに外側に、換言すると筐体７の開口部が拡大す
るように移動させ、ついで集光レンズ４を空間７６に装
填し、最後に第二側壁７２に加えていた力を抜く。かく
すると第二側壁７２は、一点鎖線の状態で停止する。

【００１７】上記の一点鎖線の状態、即ちレンズ収容状
態では、支点７４には第二側壁７２を実線の状態に戻さ
んとする内部応力が生じているので、この内部応力によ
り集光レンズ４は、結果的に第一側壁７１と第二側壁７
２との挟み力を受けた状態で空間７６内に固定される。
しかも集光レンズ４は、それぞれ基準面Ａと基準面Ｂに
押し付けられるように接触して位置決めされるので、集
光レンズ４の集光レンズ本体４１は光軸に正しく合致す
る位置に挟持固定されることになる。その際、第二側壁
７２の突起部７２１は、集光レンズ４を基準面Ａに、即
ち副走査方向に押圧し、突起部７２２は集光レンズ４を
基準面Ａ（副走査方向）と基準面Ｂに、即ち光軸方向に
押圧するように作用する。

【００１８】実施の形態２．図３〜図４は、本発明にお
ける密着型イメージセンサの実施の形態２を説明するも
のであって、図３は実施の形態２の断面図であり、図４
は図３に示された筐体７のみの断面図である。図３〜図
４において、第二側壁７２は、第一側壁７１の基準面Ａ
と対向する位置に表面が光軸に平行な面を有する突起部
７２３を、さらに突起部７２３から少し距離をおいてそ
の上に、斜め下向きに延在する突起部７２４を有する。
実施の形態２は、前記実施の形態１とは、構造的には突
起部７２３と突起部７２４が設けられた点が異なるのみ
で、他の構成は同じである。

【００１９】レンズ収容状態においては、突起部７２３
は、集光レンズ４を基準面Ａに押圧し、突起部７２４の
先端部は集光レンズ４の上面に接していて、この上面を
光軸に対して傾斜する方向に、即ち基準面Ａ（副走査方
向）に加えて基準面Ｂ（光軸方向）に強く押圧するよう
に作用する。実施の形態１では、支点７４における弾性
力により第二側壁７２の突起部７２１と突起部７２２が
集光レンズ４を基準面Ａおよび基準面Ｂに向けて押圧す
るように作用するが、実施の形態２では突起部７２３と
突起部７２４とによる基準面Ａおよび基準面Ｂに向けて
の押圧作用が同じであっても、基準面Ｂに向けての押圧
作用の大半は突起部７２４により生じる点が異なる。

【００２０】実施の形態３．図５〜図６は、本発明にお
ける密着型イメージセンサの実施の形態３を説明するも
のであって、図５は実施の形態３の断面図であり、図６
は図５に示された筐体７のみの断面図である。図５〜図
６において、第二側壁７２は、光軸に対して傾斜する方
向に延在する突起部７２５、７２６を有する。突起部７
２５は、光軸に対して斜め上の方向に延在し、これに対
して突起部７２６は、光軸に対して斜め下の方向に延在
し、共に各先端部は角度９０°の切り込み窪み７２５
１、７２６１をそれぞれ有する。突起部７２５の上記切
り込み窪み７２５１は、図５に示す通りレンズ収容状態
において、集光レンズ４の右下に位置する稜（主走査方
向に平行な稜）並びにその稜に接する下面と右面の各一
部を位置決めする作用をなし、基準面Ｂとして機能す
る。一方、突起部７２６の上記切り込み窪み７２６１
は、集光レンズ４の右上に位置する稜（主走査方向に平
行な稜）並びにその稜に接する上面と右面の各一部を位
置決めする作用をなす。実施の形態３は、前記実施の形
態１、２とは、構造的には突起部７２５、７２６が設け
られた点が異なるのみで、他の構成は同じである。

【００２１】レンズ収容状態において、集光レンズ４
は、突起部７２５により集光レンズ４の右下から左上に
向かう方向に、一方、突起部７２６により集光レンズ４
の右上から左下に向かう方向に、それぞれ押圧されて基
準面Ａおよび基準面Ｂに押圧固定される。換言すると、
突起部７２５と突起部７２６による押圧力、即ち筐体７
の挟み力は、光軸方向と副走査方向の両分力成分を有す
ることになる。

【００２２】実施の形態４．図７〜図８は、本発明にお
ける密着型イメージセンサの実施の形態４を説明するも
のであって、図７は実施の形態４の断面図であり、図８
は図７に示された筐体７のみの断面図である。図７〜図
８において、第二側壁７２は、第一側壁７１の基準面Ａ
と対向する位置に表面が光軸に平行で且つ摩擦係数が大
きい突起部７２７を有する。実施の形態４は、前記実施
の形態２とは、構造的には突起部７２７の表面が摩擦係
数が大きいこと、並びに実施の形態２の突起部７２４が
設けられていない点のみ異なり、他の構成は同じであ
る。実施の形態４では、突起部７２７の表面が摩擦係数
が大きいために、前記の各実施の形態で採用された光軸
方向に向かう押圧力を発生する部材がなくても集光レン
ズ４は基準面Ａに向かう押圧力と、集光レンズ４と突起
部７２７の表面との間の大きな摩擦力により基準面Ａ、
Ｂに確実に固定される。

【００２３】実施の形態５．図９〜図１０は、本発明に
おける密着型イメージセンサの実施の形態５を説明する
ものであって、図９は実施の形態５の断面図であり、図
１０は図９に示された筐体７のみの断面図である。図９
〜図１０において、９は、第二側壁７２の、第一側壁７
１の基準面Ａと対向する位置の表面に取付けられた摩擦
係数が大きい部材、例えば、弾性ゴムである。実施の形
態５は、前記実施の形態４とは、構造的には表面の摩擦
係数が大きい突起部７２７に代えて弾性ゴム９が取付け
られた点のみ異なり、他の構成は同じである。実施の形
態５の弾性ゴム９は、その表面の大きな摩擦係数によ
り、実施の形態４の突起部７２７と同じ作用をなす。な
お、弾性ゴム９などの摩擦係数の大きい部材は、第一側
壁７１の表面に、あるいは第一側壁７１と第二側壁７２
の両表面に取付けられてもよく、またその大きさは筐体
７の挟持力の大きさ、集光レンズ４の重量や寸法などを
考慮して適宜決定すればよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明の密着型イメージセンサは、以上
説明した通り、（１）被読取媒体を照明する光源、上記
光源により照明された上記被読取媒体からの反射光また
は透過光を集光する集光レンズ、集光された上記被読取
媒体からの光情報を電気信号に変換する光電変換素子、
上記光電変換素子が実装されて上記電気信号を取り出す
ための回路基板、および上記光源、上記集光レンズ、上
記光電変換素子、上記回路基板を収容すると共に上記集
光レンズを弾性に基づく挟み力により挟持固定する筐体
を備えたものである。よって本発明の密着型イメージセ
ンサは、集光レンズの位置固定のために接着剤などの取
付け材や部品が不要であり、密着型イメージセンサの組
み立てが容易となって低コストでの製造が可能となり、
また組み立て後に分解が必要になった場合でも分解作業
が容易でリサイクル性が良い。また本発明の密着型イメ
ージセンサは、その集光レンズが筐体自体の挟み力によ
り挟持固定されるために筐体に密着しており、ために集
光レンズが経時的に傾くような問題がなく、良好な読取
精度を長期間維持することができる。またさらに、前記
図１１により従来技術の説明をした通り、集光レンズを
接着剤により固定する場合には集光レンズの周囲には多
少の隙間が残存し、この隙間を経由して外部の塵埃など
が筐体内に入り込んで密着型イメージセンサの読取精度
を劣化させる問題があるが、本発明の密着型イメージセ
ンサでは、集光レンズは筐体内壁に密着固定されるの
で、多くの場合に上記したような隙間が残存せず、しか
して外部の塵埃などが筐体内に入り込む問題もない。

【００２５】また（２）上記（１）において、筐体は、
弾性材から形成されており、上記筐体の集光レンズを収
容する空間の上記集光レンズが収容される前の光軸方向
と副走査方向の各寸法は、上記集光レンズの上記光軸方
向と上記副走査方向の各寸法より小さく作られたもので
あると、レンズ収容状態における筐体の集光レンズに対
する挟み力が十分となって、集光レンズの挟持固定の度
合いが向上する。

【００２６】また（３）上記（１）または（２）におい
て、集光レンズは、略直方体であり、筐体の挟み力は、
上記集光レンズに対して光軸方向と副走査方向の両方に
作用するものであり、（４）上記（３）において、筐体
の挟み力は、光軸方向と副走査方向の両分力成分を有す
るものであり、（５）上記（３）において、筐体による
挟み力は、集光レンズの副走査方向の両側面と光軸方向
の両側面に作用するものであり、あるいは（６）上記
（４）において、筐体による挟み力は、集光レンズの被
読取媒体側の主走査方向に平行な稜および上記稜に接す
る二面と、上記集光レンズの光電変換素子側の主走査方
向に平行な稜および上記稜に接する二面に、且つ光軸方
向に対して傾斜する方向に作用するものであると、集光
レンズは上下左右から筐体の挟み力により押圧されるの
で、筐体内での挟持固定の度合いが安定する。

【００２７】またさらに（７）上記（１）において、筐
体による挟み力は、副走査方向のみまたは主として副走
査方向であり、且つ少なくとも上記挟み力が直接作用す
る箇所における筐体と集光レンズとの間の摩擦係数が大
きいものであり、（８）上記（７）において、挟み力が
直接作用する箇所における筐体と集光レンズとの間に摩
擦係数が大きい材料が挿入されたものであると、筐体に
よる挟み力が光軸方向の押圧力が実質的にゼロであって
も上記の大きな摩擦係数に基づく摩擦力により集光レン
ズを安定的に筐体内の所定箇所に固定することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明での密着型イメージセンサの実施の形
態１の断面図。

【図２】 図１に示された筐体のみの断面図。

【図３】 本発明での密着型イメージセンサの実施の形
態２の断面図。

【図４】 図３に示された筐体のみの断面図。

【図５】 本発明での密着型イメージセンサの実施の形
態３の断面図。

【図６】 図５に示された筐体のみの断面図。

【図７】 本発明での密着型イメージセンサの実施の形
態４の断面図。

【図８】 図７に示された筐体のみの断面図。

【図９】 本発明での密着型イメージセンサの実施の形
態５の断面図。

【図１０】 図９に示された筐体のみの断面図。

【図１１】 従来例の密着型イメージセンサの断面図。

【符号の説明】

１ 被読取媒体、２ 透明板、３ 光源、４ 集光レン
ズ、５ 光電変換素子、６ 回路基板、７ 筐体、 ７
１ 第一側壁、７２ 第二側壁７２、７３ 底壁、７４
支点、７６ 集光レンズを収容する空間、８ 接着
剤、９ 弾性ゴム、Ａ 基準面、Ｂ 基準面。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被読取媒体を照明する光源、上記光源に
   より照明された上記被読取媒体からの反射光または透過
   光を集光する集光レンズ、集光された上記被読取媒体か
   らの光情報を電気信号に変換する光電変換素子、上記光
   電変換素子が実装されて上記電気信号を取り出すための
   回路基板、および上記光源、上記集光レンズ、上記光電
   変換素子、上記回路基板を収容すると共に上記集光レン
   ズを弾性に基づく挟み力により挟持固定する筐体を備え
   たことを特徴とする密着型イメージセンサ。
2. 【請求項２】 筐体は、弾性材から形成されており、上
   記筐体の集光レンズを収容する空間の上記集光レンズが
   収容される前の光軸方向と副走査方向の各寸法は、上記
   集光レンズの上記光軸方向と上記副走査方向の各寸法よ
   り小さく作られたことを特徴とする請求項１の密着型イ
   メージセンサ。
3. 【請求項３】 集光レンズは、略直方体であり、筐体の
   挟み力は、上記集光レンズに対して光軸方向と副走査方
   向の両方に作用することを特徴とする請求項１または請
   求項２記載の密着型イメージセンサ。
4. 【請求項４】 筐体の挟み力は、光軸方向と副走査方向
   の両分力成分を有するものであることを特徴とする請求
   項３記載の密着型イメージセンサ。
5. 【請求項５】 筐体による挟み力は、集光レンズの副走
   査方向の両側面と光軸方向の両側面に作用することを特
   徴とする請求項３記載の密着型イメージセンサ。
6. 【請求項６】 筐体による挟み力は、集光レンズの被読
   取媒体側の主走査方向に平行な稜および上記稜に接する
   二面と、上記集光レンズの光電変換素子側の主走査方向
   に平行な稜および上記稜に接する二面に、且つ光軸方向
   に対して傾斜する方向に作用することを特徴とする請求
   項４記載の密着型イメージセンサ。
7. 【請求項７】 筐体による挟み力は、副走査方向のみま
   たは主として副走査方向であり、且つ少なくとも上記挟
   み力が直接作用する箇所における筐体と集光レンズとの
   間の摩擦係数が大きいことを特徴とする請求項１記載の
   密着型イメージセンサ。
8. 【請求項８】 挟み力が直接作用する箇所における筐体
   と集光レンズとの間に摩擦係数が大きい材料が挿入され
   たことを特徴とする請求項７記載の密着型イメージセン
   サ。