JP2008042425A - イメージセンサモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光源装置を基板に対して適切に取り付けることが可能なイメージセンサモジュールを提供すること。
【解決手段】主走査方向ｘに延びる長矩形状の基板１と、光源装置２と、主走査方向ｘに延びており、光源装置２に正対する光入射面、および上記光入射面から入射した光を主走査方向に延びる線状光として読取対象に対して出射する光出射面を有する導光体と、基板１上に主走査方向ｘに沿って配列されており、上記読取対象からの反射光を受光する複数のセンサＩＣチップ３と、を備えたイメージセンサモジュールＡ１であって、光源装置２は、光源基板２０と、この光源基板２０に実装された光源とを備えており、光源基板２０と基板１とは、複数のリード７を介して固定されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、イメージセンサモジュールに関する。

原稿に記載された内容を画像データとして読み取るには、たとえばスキャナが用いられている。多くの場合、スキャナには、光源装置と導光体と受光素子とを備えるイメージセンサモジュールが搭載されている（たとえば特許文献１参照）。図１１は、そのようなイメージセンサモジュールの一例を示している。同図に示されたイメージセンサモジュールＸは、基板９１、光源装置９２、および複数のセンサＩＣチップ９３を備えている。イメージセンサモジュールＸは、光源装置９２からの光を導光体（図示略）によって主走査方向ｘに延びる線状光として原稿に照射する。この原稿からの反射光を複数のセンサＩＣチップ９３によって受光することにより、上記原稿の記載内容を画像データとして読み取る。

基板９１は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる。基板１には、複数の端子９１ａが形成されている。端子９１ａは、基板９１に設けられた貫通孔の内面に金属膜が形成されたものである。光源装置９２は、金型成形された樹脂パッケージ９２ａを有している。樹脂パッケージ９２ａ内には、リードフレーム（図示略）とこのリードフレームに搭載されたＬＥＤチップ（図示略）が格納されている。このＬＥＤチップからの光がレンズ９２ｂを透して上記導光体へと出射される。樹脂パッケージ９２ａからは複数のリード９２ｃが突出している。光源装置９２を基板９１に対して取り付けるには、各リード９２ｃを各端子９１ａに挿通させた状態でハンダ付けを行う。

しかしながら、イメージセンサモジュールＸをスキャナなどの様々な機器に搭載するには、上記機器の仕様に応じて光源装置９２の構成変更が強いられる場合がある。樹脂パッケージ９２ａは金型成形されたものであるため、金型を新たに作り変える必要がある。このため、光源装置９２の構成を変更することは、多額のコスト増を生じていた。また、基板９１の材質としては、端子９１ａを設けるための孔開け作業を行ってもひび割れなどが生じないものに限定されていた。たとえば、ガラスエポキシ樹脂からなる基板９１は、ひび割れは生じにくいものの、イメージセンサモジュールＸの動作中に生じる熱を機外へと放散するには不適であった。

特開平９−２７５４６９号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、光源装置を基板に対して適切に取り付けることが可能なイメージセンサモジュールを提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるイメージセンサモジュールは、主走査方向に延びる長矩形状の基板と、光源装置と、主走査方向に延びており、上記光源装置に正対する光入射面、および上記光入射面から入射した光を主走査方向に延びる線状光として読取対象に対して出射する光出射面を有する導光体と、上記基板上に主走査方向に沿って配列されており、上記読取対象からの反射光を受光する１以上の受光センサと、を備えたイメージセンサモジュールであって、上記光源装置は、光源基板と、この光源基板に実装された光源とを備えており、上記光源基板と上記基板とは、１以上のリードを介して固定されていることを特徴としている。

このような構成によれば、上記光源装置には、たとえば金型成形された樹脂パッケージによって上記光源を収容する必要がない。上記光源基板に対する上記光源の配置は、配線パターンの形状を変更することにより比較的容易に変更することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードの少なくとも一端には、クリップ部が形成されており、上記基板の主走査方向端部が上記クリップ部によって挟持されている。このような構成によれば、上記リードを上記基板に対して容易かつ確実に固定することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記リードのうち上記クリップ部とは反対側の他端は、直状部とされており、上記光源基板は、一端縁に形成された１以上の凹部または１以上の貫通孔と、これらの内面を覆う金属膜とを具備する１以上の端子を有しており、上記リードの上記直状部が上記端子に対して接合されている。このような構成によれば、上記光源基板を上記リードに対して厳密に位置あわせすることなく、上記光源基板と上記リードとをたとえばハンダによって容易に接合することが可能である。したがって、上記光源装置と上記基板とを容易に固定するのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記光源基板は、ガラスエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含んでいる。このような構成によれば、上記光源装置を比較的安価に作成することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記光源は、１以上のＬＥＤチップであり、上記ＬＥＤチップは、上記光源基板にダイボンディングされている。このような構成によれば、上記ＬＥＤチップの配置変更を比較的容易に行うことができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は、セラミックスからなる。このような構成によれば、上記基板は、熱変形しにくいものとなる。また、上記イメージセンサモジュールの動作中に発生した熱を機外へと放散するのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板、上記光源装置、および上記導光体を収容するためのケースをさらに備えており、上記ケースには、主走査方向、および主走査方向に直角である方向において上記光源装置を位置決めするための位置決め面が形成されている。このような構成によれば、上記光源装置と上記基板との固定を容易に行いつつ、上記光源装置と上記導光体とを正確に位置決めすることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係るイメージセンサモジュールの第１実施形態を示している。本実施形態のイメージセンサモジュールＡ１は、基板１、光源装置２、複数のセンサＩＣチップ３、導光体４、レンズアレイ５、およびケース６を備えている。イメージセンサモジュールＡ１は、図２に示すようにたとえば原稿載置台Ｓｔ上に置かれた原稿Ｄｃに対して、副走査方向ｙに相対動させられながら、原稿Ｄｃの記載内容を画像データとして読み取るものとして構成されている。

基板１は、たとえばアルミナまたは窒化アルミなどのセラミック製であり、主走査方向ｘに延びる長矩形状とされている。基板１は、ケース６の下端に取り付けられており、ケース６に対する位置決めがなされている。基板１には、複数のセンサＩＣチップ３が搭載されている。基板１の主走査方向ｘにおける一端には、複数のリード７が取り付けられている。

光源装置２は、光源基板２０、３つのＬＥＤチップ２３、リフレクタ２４、および透光部材２５を具備して構成されている。光源基板２０は、矩形状であり、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる。または、光源基板２０は、補強部材とポリイミド樹脂との複合材からなる。図３は、光源装置２の製造工程の一工程を示している。この工程においては、たとえばガラスエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂からなる基板材料２０Ａに３つのＬＥＤチップ２３が搭載されている。この基板材料２０Ａに対して３つのＬＥＤチップ２３を収容するようにリフレクタ２４を搭載する。基板材料２０Ａには、複数の貫通孔２１ｂが形成されている。貫通孔２１ｂの内面には、たとえばＣｕまたはＡｕからなる金属膜２１ｃが形成されている。図示された工程の後には、切断線ＣＬに沿って基板材料２０Ａを切断する。これにより、図４に示すように、光源基板２０の下端縁には、それぞれが半円断面形状の凹部２１ａと、凹部２１ａの内面を覆う金属膜２０ｃとからなる、複数の端子２１が形成される。なお、図４においては導光体４およびケース６を省略している。

３つのＬＥＤチップ２３は、たとえば赤色光、緑色光、および青色光を発光するものであり、図３に示すように、配線パターン２２のパッド２２ａにそれぞれボンディングされている。３つのＬＥＤチップ２３は、図２に示すように、導光体４の出射方向に沿って直列配置されている。図３に示すように、リフレクタ２４は、たとえば白色樹脂製であり、３つのＬＥＤチップ２３を囲っている。リフレクタ２４の反射面２４ａは、光源基板２０のうち３つのＬＥＤチップ２３が搭載された面が向く方向に末広がり状とされている。３つのＬＥＤチップ２３から光源基板２０の面内方向へと発せられた光は、反射面２４ａによって主走査方向ｘへと反射される。図１に示すように、透光部材２５は、たとえば透明なエポキシ樹脂製であり、リフレクタ２４に囲われた領域を満たしている。透光部材２５には、レンズ２５ａが形成されている。レンズ２５ａは、３つのＬＥＤチップ２３からの光の指向性を高めるためのものである。

複数のリード７は、光源装置２を基板１に対して固定するためのものである。リード７は、たとえばＣｕまたはＮｉからなり、クリップ部７１および直状部７２を有している。クリップ部７１は、リード７の一端に形成されており、基板１の端縁を挟持している。このクリップ部７１は、基板１の配線パターンに導通している。リード７は、クリップ部７１による挟持力に加えて、ハンダまたは樹脂（ともに図示略）などによって基板１に対して固定されている。直状部７２は、クリップ部７１と反対側の他端に形成されており、長手方向ｘに突出している。図２に示すように、直状部７２は、光源装置２の光源基板２０に形成された端子２１に対してハンダ８によって接合されている。複数のリード７の基板１に対する取り付け作業は、たとえば複数のリード７がフレーム（図示略）によって互いに並列に固定された状態で、それぞれのクリップ部７１に基板１を一括して挟持させた後に、上記フレームを切断することによって行う。この後に、図４に示すように、光源装置２を複数のリード７に対して主走査方向ｘに沿って接近させる。そして、端子２１と直状部７２とのハンダ付けを行うことにより、光源装置２を基板１に対して固定することができる。

複数のセンサＩＣチップ３は、それぞれが受光部（図示略）を有する平面視長矩形状の半導体チップであり、本発明で言う受光センサの一例である。複数のセンサＩＣチップ３は、主走査方向ｘに沿って基板１上に搭載されており、図２に示すようにレンズアレイ５の直下に配置されている。センサＩＣチップ３は、光電変換機能を有しており、受光量に対応した出力レベルの画像信号を出力するように構成されている。

導光体４は、たとえば、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）からなる透明度が高い部材である。導光体４は、光入射面４ａ、光反射面４ｂ、および光出射面４ｃを有している。光入射面４ａは、光源装置２からの光を導光体４内に導入するための面であり、導光体４の主走査方向ｘにおける一端面によって構成されている。光入射面４ａは、光源装置２からの光が散乱することを防止するために、鏡面仕上げとされている。光反射面４ｂは、光入射面４ａから主走査方向ｘに沿って進行してきた光を光出射面４ｃに向けて反射するための面である。光反射面４ｂには、それぞれが副走査方向ｙに延びる複数の溝が形成されている。光出射面４ｃは、原稿Ｄｃに向けて光を出射する面であり、主走査方向ｘに延びている。光出射面４ｃは、断面円弧状とされており、主走査方向ｘに直交する面における集光効果を発揮する。これにより、光出射面４ｃからは、主走査方向ｘに延びた線状光が出射される。導光体４は、スペーサ４１を介してケース６に取付けられている。スペーサ４１は、たとえば白色樹脂製であり、導光体４の断面形状に沿った内部空間が形成されている。スペーサ４１は、導光体４の側面から出射した光を反射させて、再び導光体４内へと戻す機能を発揮する。また、スペーサ４１は、導光体４をケース６に対して適切な位置に固定する役割を果たす。これにより、導光体４の主走査方向ｘおよび副走査方向ｙにおける位置決めがなされる。

レンズアレイ５は、原稿Ｄｃによって反射された光を複数のセンサＩＣチップ３に正立等倍で集束するためのものである。レンズアレイ５は、ホルダ５１と複数のレンズ５２とを備えている。ホルダ５１は、主走査方向ｘに延びるブロック状であり、たとえば合成樹脂製である。複数のレンズ５２は、主走査方向ｘに沿って配列されており、ホルダ５１によって保持されている。

ケース６は、合成樹脂製であり、主走査方向ｘに延びる略ブロック状である。ケース６は、基板１、光源装置２、複数のセンサＩＣチップ３、導光体４、およびレンズアレイ５を収容している。ケース６の主走査方向ｘにおける一端寄りには、隔壁６１が形成されている。図５に示すように、隔壁６１には、開口６１ａが形成されている。開口６１ａは、たとえば光源装置２のリフレクタ２４を収容することにより、光源装置２からの光を導光体４の光入射面４ａへと到達させるためのものである。なお、リフレクタ２４が開口６１ａに収容される構成に代えて、導光体４の一部が開口６１ａに収容される構成であってもよい。また、開口６１ａには、光源装置２および導光体４のいずれもが収容されず、光源装置２からの光が開口６１ａを通過するのみである構成であってもよい。ケース６には、位置決め面６ａ，６ｂが形成されている。位置決め面６ａは、主走査方向ｘにおけるケース６に対する光源装置２の位置を規定するための面である。位置決め面６ｂは、主走査方向ｘおよび副走査方向ｙのいずれにも直角である方向におけるケース６に対する光源装置２の位置を規定するための面である。光源装置２を基板１に固定するために主走査方向ｘに沿って移動させる作業は、光源装置２を位置決め面６ａ，６ｂに対して当接させることにより完了する。この状態で、上述したハンダ付けを行い、光源装置２を固定する。

次に、イメージセンサモジュールＡ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、基板１と光源基板２０とをリード７を用いて容易かつ確実に固定することができる。リード７を基板１に対して固定するには、複数のリード７が互いに連結された状態のたとえばリードフレームを用意し、このリードフレームに含まれる複数のクリップ部７１を基板１に対して押し込む作業を行うだけでよい。一方、光源基板２０をリード７に対して固定する際には、端子２１をリード７の直状部７２に添わせるだけでよく、端子２１と直状部７２とを正確に位置決めする必要はない。

光源装置２と導光体４との位置決めは、ケース６に形成された位置決め面６ａ，６ｂによって正確に行うことができる。光源装置２を位置決め面６ａ，６ｂに当接させる作業は、光源基板２０の端子２１を直状部７２に添わせる作業と同時に行うことが可能である。

ガラスエポキシ樹脂などからなる光源基板２０は、比較的安価に作成可能である。また、光源基板２０に搭載するＬＥＤチップ２３の配置変更は、配線パターン２２の形状を変更することによって容易に行うことができる。一方、本発明とは異なり、たとえば金型成形された樹脂パッケージを備える光源装置を用いた構成においては、ＬＥＤチップの配置変更を行うには、金型を新たに作成する必要がある。それに対して、本実施形態によれば、イメージセンサモジュールＡ１が用いられるスキャナの仕様などに応じて、光源装置２の構成を容易に変更することができる。

本実施形態によれば、基板１には孔開け作業を施す必要がない。このため、基板１の材料として、セラミックス材料を用いることができる。セラミックス材料からなる基板１は、イメージセンサモジュールＡ１の動作中に発生した熱を、機外へと放散させるのに有利である。また、熱変形が起こりにくく、読取誤差の発生を抑制することができる。

図６〜図１０は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。

図６は、本発明に係るイメージセンサモジュールの第２実施形態を示している。本実施形態のイメージセンサモジュールＡ２は、ケース６に１対の凸部６ｃが形成されている。また、光源装置２の光源基板２０には、１対の凹部２０ｂが形成されている。１対の凸部６ｃと１対の凹部２０ｂとは、互いに嵌合する。これにより、ケース６に対して光源装置２をより正確に位置決めすることができる。

図７および図８は、本発明に係るイメージセンサモジュールの第３実施形態を示している。なお、図７においては、導光体４およびケース６を省略している。本実施形態のイメージセンサモジュールＡ３は、複数のリード７に対して光源装置２を取り付ける際に光源装置２を移動させる方向が、上述した実施形態と異なる。本実施形態においては、光源装置２を主走査方向ｘおよび副走査方向ｙの双方に対して直角である方向に移動させる。光源基板２０に形成された端子２１は、断面半円形状であるため、第１実施形態および本実施形態のような取り付け方法が可能となっている。ケース６には、主走査方向ｘおよび副走査方向ｙの双方に対して直角である方向に開いた開口６ｄが形成されている。この開口６ｄに光源装置２を挿入すると、ケース６に対する光源装置２の位置決めが実現される。

図９は、本発明に係るイメージセンサモジュールの第４実施形態を示している。本実施形態のイメージセンサモジュールＡ４は、端子２１の構成、および複数のリード７の基板１に対する固定方法が、上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、端子２１は、光源基板２０に設けられた貫通孔によって構成されている。また、複数のリード７は、いずれもが２つの直状部７２を有する形状とされている。一方の直状部７２は、基板１の配線パターンに対してハンダ８によって接合されている。他方の直状部７２は、端子２１内に挿通される。このような実施形態によっても、基板１と光源基板２０とを容易かつ確実に固定することができる。

図１０は、本発明に係るイメージセンサモジュールの第５実施形態を示している。本実施形態のイメージセンサモジュールＡ５は、リード７の両端に２つのクリップ部７１が形成されている点が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、基板１だけでなく光源基板２０も、クリップ部７１に挟持されている。クリップ部７１による固定は、イメージセンサモジュールＡ５を組み立てた後に、不具合調査などの目的で、基板１および光源装置２を分離させるのに適している。この分離作業が容易であれば、不具合調査を効率よく行うことができる。

本発明に係るイメージセンサモジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るイメージセンサモジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明で言うクリップ部とは、基板を挟持するのに適したものであればよく、その具体的な形状は上述した実施形態に限定されない。リード７を基板１に接合する手段としては、ハンダ付けのほかに、樹脂を用いた手段であってもよい。

本発明に係るイメージセンサモジュールの第１実施形態を示す要部断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本発明に係るイメージセンサモジュールの第１実施形態に用いられる光源装置の製造工程における分解斜視図である。 本発明に係るイメージセンサモジュールの第１実施形態を示す要部斜視図である。 本発明に係るイメージセンサモジュールの第１実施形態を示す要部斜視図である。 本発明に係るイメージセンサモジュールの第２実施形態を示す要部斜視図である。 本発明に係るイメージセンサモジュールの第３実施形態を示す要部斜視図である。 本発明に係るイメージセンサモジュールの第３実施形態を示す要部斜視図である。 本発明に係るイメージセンサモジュールの第４実施形態を示す要部斜視図である。 本発明に係るイメージセンサモジュールの第５実施形態を示す要部断面図である。 従来のイメージセンサモジュールの一例を示す要部斜視図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５ イメージセンサモジュール
Ｄｃ 原稿
Ｓｔ 原稿載置台
ｘ 主走査方向
ｙ 副走査方向
１ 基板
２ 光源装置
３ センサＩＣチップ（受光素子）
４ 導光体
４ａ 光入射面
４ｂ 光反射面
４ｃ 光出射面
５ レンズアレイ
６ ケース
６ａ，６ｂ 位置決め面
６ｃ 凸部
６ｄ 開口
７ リード
８ ハンダ
２０ 光源基板
２０ａ 凹部
２０ｂ 凹部
２１ 端子
２１ａ 凹部
２１ｂ 貫通孔
２１ｃ 金属膜
２２ 配線パターン
２２ａ ボンディングパッド
２３ ＬＥＤチップ（光源）
２４ リフレクタ
２５ 透光部材
２５ａ レンズ
４１ スペーサ
５１ ホルダ
５２ レンズ
６１ 隔壁
７１ クリップ部
７２ 直状部

Claims (7)

1. 主走査方向に延びる長矩形状の基板と、
   光源装置と、
   主走査方向に延びており、上記光源装置に正対する光入射面、および上記光入射面から入射した光を主走査方向に延びる線状光として読取対象に対して出射する光出射面を有する導光体と、
   上記基板上に主走査方向に沿って配列されており、上記読取対象からの反射光を受光する１以上の受光センサと、
   を備えたイメージセンサモジュールであって、
   上記光源装置は、光源基板と、この光源基板に実装された光源とを備えており、
   上記光源基板と上記基板とは、１以上のリードを介して固定されていることを特徴とする、イメージセンサモジュール。
2. 上記リードの少なくとも一端には、クリップ部が形成されており、上記基板の主走査方向端部が上記クリップ部によって挟持されている、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
3. 上記リードのうち上記クリップ部とは反対側の他端は、直状部とされており、
   上記光源基板は、一端縁に形成された１以上の凹部または１以上の貫通孔と、これらの内面を覆う金属膜とを具備する１以上の端子を有しており、
   上記リードの上記直状部が上記端子に対して接合されている、請求項２に記載のイメージセンサモジュール。
4. 上記光源基板は、ガラスエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂を含んでいる、請求項１ないし３のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。
5. 上記光源は、１以上のＬＥＤチップであり、上記ＬＥＤチップは、上記光源基板にダイボンディングされている、請求項１ないし４のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。
6. 上記基板は、セラミックスからなる、請求項１ないし５のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。
7. 上記基板、上記光源装置、および上記導光体を収容するためのケースをさらに備えており、
   上記ケースには、主走査方向、および主走査方向に直角である方向において上記光源装置を位置決めするための位置決め面が形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載のイメージセンサモジュール。

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