JP2007251353A - ライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】汎用のＬＥＤ発光素子を使用することができ、発光波長の変更等が容易になると共に、半田付けによらない電気的接続を行なうライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサを提供する。
【解決手段】読み取り長さに対応した光電変換素子１を実装したセンサ基板２と、上記センサ基板２の両端部に設けられ、上記センサ基板２の電気接続部とフレキシブル基板３を介して接続されると共に、ＬＥＤ発光素子４が装着されたＬＥＤ基板５と、上記両ＬＥＤ基板５に跨って設けられ上記ＬＥＤ発光素子４からの光が両端から入光して全反射しながら読み取り方向に進行し得るようにされた透明部材からなる多角柱状、円柱状またはこれらを組み合わせた形状を有する導光体７とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

この発明はライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサ、特に複写機、ファクシミリなどの画像を読み取る画像入力装置に用いられるライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサに関するものである。

複写機、ファクシミリなどの機器には、原稿を読み取るための装置として、イメージセンサなどの画像読み取り装置が用いられている。イメージセンサのタイプとしては密着型がよく知られている。密着型イメージセンサは、一般的に光路長が短く、機器を小型化でき、また、わずらわしい光学調整もなく、機器への組み込みが容易である等のメリットがあるため多く使用されている。

このような密着型イメージセンサにおける光源ユニットは、原稿面をセンサによる読み取りが可能な照度以上に照明しなければならない。そして、この光源ユニットにより照明すべき範囲はライン状であって、主走査方向（以下、長手方向という）に比較的長く延びているため、ライン状の光源ユニットが用いられている。

ライン光源ユニットは、発光ダイオード等の発光素子（以下、ＬＥＤ発光素子という）が複数個装着されたＬＥＤ基板を、円柱状に形成され透明な部材からなる導光体の両端部に固定し、ＬＥＤ発光素子から入光する光を全反射角を維持しながら導光体内を進行させると共に、導光体内に設けられた拡散部と呼ばれる反射率６０％以上の部分に当たるようにして拡散光とすることにより全面からその拡散光が照射される構成とされている。（例えば特許文献１参照）。

また、イメージセンサは、この発明の実施の形態を示す図面を利用して基本的な構成を説明すると、図１、図２に示すように、長手方向に光電変換機能を有するセンサＩＣ１が設けられたセンサ基板２と、センサ基板上に設けられセンサＩＣ１と平行する形で設けられた導光体収容部６１、６２及びその間に設けられたレンズ収容部６３を有する筐体フレーム６と、上記導光体収容部に収容され、光を導く導光体７と、上記レンズ収容部に収容されたロッドレンズアレイ８と、上記導光体の両端にそれぞれ配設され、上記導光体に入光させるＬＥＤ発光素子４と、上記筐体フレーム上に設けられたカバーガラス９とから構成されている。

導光体７から照射された光７２はカバーガラス９上の読み取り原稿１０に照射され、その反射光７３がロッドレンズアレイ８を経てセンサＩＣ１に至り、ここで電気信号に変換されて情報が取得できる仕組みとなっている。イメージセンサには安定かつ高速読み取りが求められており、これを実現するために、より高輝度のライン光源が必要とされている。

特開平８−１６３３２０号公報

特許文献１に開示されたライン光源の発光部は専用の金型によって成型された樹脂にＬＥＤ発光素子が実装されており、汎用のＬＥＤ発光素子を使用したものではない。
従って、ＬＥＤ発光素子の発光波長及び色数を変更したい場合でも容易に変更ができないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、汎用のＬＥＤ発光素子を使用することができ、発光波長の変更等が容易にできるライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサを提供することを第１の目的とする。

また、特許文献１に開示されたライン光源はセンサ基板とＬＥＤ発光素子との電気的接続が半田付けによって行なわれているが、半田付けにおいては鉛フリー化が進んでおり、半田付け性、リワーク方法等において多くの課題を有しているため、半田付けによらない電気的接続を行なうライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサを提供することを第２の目的とする。

この発明に係るライン光源ユニットは、読み取り長さに対応した光電変換素子を実装したセンサ基板と、上記センサ基板の両端部に設けられ、上記センサ基板の電気接続部とフレキシブル基板を介して接続されると共に、ＬＥＤ発光素子が装着されたＬＥＤ基板と、上記両ＬＥＤ基板に跨って設けられ上記ＬＥＤ発光素子からの光が両端から入光して全反射しながら読み取り方向に進行し得るようにされた透明部材からなる多角柱状、円柱状またはこれらを組み合わせた形状を有する導光体とを備えたものである。

この発明に係るライン光源ユニットは上記のように構成されているため、汎用のＬＥＤ発光素子を使用することができ、発光波長の変更等が容易にできる他、センサ基板とＬＥＤ発光素子との電気的接続に半田付けを行なうことなく、容易に確実に接続することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１によるライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサの構成を示す分解図、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３は、図１を組立てた状態の側面図、図４は、図１のＡ−Ａ線における導光体の内部構成を示す断面図である。

これらの図に示すように、イメージセンサ１００は、読み取り長さに対応した長さを有する光電変換素子であるセンサＩＣ１を装着したセンサ基板２と、センサ基板２の両端部に設けられセンサ基板の電気接続部（図示せず）に一端が接続され、接続線として機能する可撓性のあるフレキシブル基板３と、各フレキシブル基板３の他端に接続され、２個のＬＥＤ発光素子４をセンサ基板側の面に装着したＬＥＤ基板５と、上記両ＬＥＤ基板５間で上記センサ基板２上に装着され、後述する導光体を上記センサＩＣ１とほぼ並行する形で収容するための２個の導光体収容部６１、６２及び両収容部の中間部に設けられ、各収容部とほぼ平行にロッドレンズアレイを収容するレンズ収容部６３を有する筐体フレーム６と、上記導光体収容部６１、６２に収容されると共に、両端部が上記ＬＥＤ基板５のＬＥＤ発光素子４に対応するように設けられ、透明部材によって多角柱状、円柱状またはこれらを組み合わせた形状となるように形成された導光体７と、上記レンズ収容部６３に収容されるロッドレンズアレイ８と、上記筐体フレーム６の上面を覆うように設けられるカバーガラス９とから構成されている。なお、ＬＥＤ基板５に装着されるＬＥＤ発光素子４は１個もしくは２個以上とされる場合もある。

上記導光体７の柱状の本体はまた、両端部から入光されるＬＥＤ発光素子４の光を全反射角を維持しながら長手方向に進行させるために周知の導光体カバー（図示せず）で覆われており、柱状体内には図４に断面構造を示すように、適宜の個所に拡散部と呼ばれる反射率６０％以上の部分７１が設けられ、柱状体内に入光した光がこの部分に当たることによって拡散光７２を形成し、全面から拡散光７２が照射されるようにされている。なお、導光体７は導光体カバーで覆われていない場合もある。

センサ基板２の両端に接続されたLED基板５は、図３に示されるように、センサ基板２に対して垂直状態に配設し、その内面に設けられたＬＥＤ発光素子４と導光体７の端部とを結合するようにしている。

このような構成において、導光体７から照射された光７２は、図２に示すように、カバーガラス９上の読み取り原稿１０に照射され、その反射光７３がロッドレンズアレイ８を経てセンサＩＣ１に至り、ここで電気信号に変換されて情報として取得される。

実施の形態１は上記のように構成され、センサ基板２とＬＥＤ基板５とがフレキシブル基板３によって一体的に接続されているため、センサ基板とフレキシブル基板との接続に半田付けを行なう必要がなく、信頼性のある電気接続が得られる。

従来の装置においては、センサ基板２とＬＥＤ基板５とを別体として設け、それぞれにコネクタを設けてこれらのコネクタとフレキシブル基板とを接続する方式も採用されていたが、実施の形態１ではコネクタを使用しないため、部品削減と製造工程の削減ができ、コスト削減にも寄与する。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図にもとづいて説明する。図５は、実施の形態２によるライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサの構成を示す分解図である。
この図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
図１と異なる点は、センサ基板２にコネクタ１を設け、フレキシブル基板３との電気的接続をコネクタ２１を介して行なうようにした点である。フレキシブル基板３とＬＥＤ基板５との電気接続は図１と同様としている。

このような構成とすることにより、センサ基板２とＬＥＤ基板５とは別体となるため、ＬＥＤ基板５に装着されている汎用的な表面実装用のＬＥＤ発光素子４を使用目的に応じて種々の波長、色数のものに変更した別のＬＥＤ基板５をセンサ基板２と接続することができるため、ＬＥＤ発光素子４の波長や色数を容易に変更することができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３を図にもとづいて説明する。図６は、実施の形態３によるライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサの構成を示す分解図、図７は、ＬＥＤホルダの装着状況を示す斜視図、図８は、実施の形態３の効果を説明するための説明図、図９は、ＬＥＤホルダの効果を説明するための説明図である。これらの図において、図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、ＬＥＤ基板５と導光体７との間にＬＥＤホルダ１１を設けた点である。

ＬＥＤホルダ１１には導光体７を挿入するための挿入部１１Ａ、１１Ｂを形成し、これらの挿入部がLED基板５のＬＥＤ発光素子４と対応するようにLED基板５に装着すると共に、挿入部１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ導光体７の端部を挿入固定する。ＬＥＤ基板５とＬＥＤホルダ１１と導光体７とを装着した状態は図７に示すようになる。

LED発光素子４から照射された光７４は図８に示すように、透明導光体７の中を全反射しながら進行するが、ＬＥＤ発光素子４から照射された光のうち、拡散部７１に当たらなかった光７５はそのまま導光体７を突き抜けてしまうことになる。この突き抜けた光は通常、損失となってしまうが、ＬＥＤホルダ１１を設けることにより導光体７の端部において突き抜けるはずであった光７６は図９に示すように、ＬＥＤホルダ１１に拡散反射して再び導光体７内に戻ってくることになる。

これによって発光効率を上げることができ、高速の読み取りが可能となる。また、ＬＥＤホルダ１１を設けなかった場合は、導光体７の入射面での散乱光の影響が長手方向の照明分布を悪化させる要因となるが、ＬＥＤホルダ１１を設けることによりこのような悪化要因を取り除くことができる。

この発明の実施の形態１によるライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサの構成を示す分解図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１を組み立てた状態の側面図である。 図１のＡ−Ａ線における導光体の内部構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態２によるライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサの構成を示す分解図である。 この発明の実施の形態３によるライン光源ユニット及びそれを用いたイメージセンサの構成を示す分解図である。 実施の形態３におけるＬＥＤホルダの装着状況を示す斜視図である。 実施の形態３の効果を説明するための説明図である。 実施の形態３の効果を説明するための説明図である。

符号の説明

１ センサＩＣ、 ２ センサ基板、 ３ フレキシブル基板、
４ ＬＥＤ発光素子、 ５ ＬＥＤ基板、 ６ 筐体フレーム、 ７ 導光体、
８ ロッドレンズアレイ、 ９ カバーガラス、 １０ 読み取り原稿、
１１ ＬＥＤホルダ、 ７１ 拡散部。

Claims (4)

1. 読み取り長さに対応した光電変換素子を実装したセンサ基板と、上記センサ基板の両端部に設けられ、上記センサ基板の電気接続部とフレキシブル基板を介して接続されると共に、ＬＥＤ発光素子が装着されたＬＥＤ基板と、上記両ＬＥＤ基板に跨って設けられ上記ＬＥＤ発光素子からの光が両端から入光して全反射しながら読み取り方向に進行し得るようにされた透明部材からなる多角柱状、円柱状またはこれらを組み合わせた形状を有する導光体とを備えたライン光源ユニット。
2. 上記センサ基板の電気接続部はコネクタとされ、上記フレキシブル基板との電気的接続を上記コネクタを介して行なうことを特徴とする請求項１記載のライン光源ユニット。
3. 上記ＬＥＤ基板と上記導光体との間にＬＥＤホルダを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のライン光源ユニット。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載のライン光源ユニットを光源として用いたことを特徴とするイメージセンサ。
   

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