JP2009201091A - Contact type image sensor device with built-in optical element - Google Patents
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Description
本発明は、接触式イメージセンサ装置に関し、特に、GRIN(Gradient Reflective Index)結像光学素子を省くことの出来る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置に関する。 The present invention relates to a contact-type image sensor device, and more particularly to a contact-type image sensor device with a built-in optical element that can omit a GRIN (Gradient Reflective Index) imaging optical element.
図1と図2は、それぞれ、従来の接触式イメージセンサ装置の斜視分解図と側面断面図である。図示するように、従来の接触式イメージセンサ装置は、パッケージハウジング10′と、回路基板モジュール20′と、上蓋ガラス30′と、イメージセンサ素子40′と、GRIN結像光学素子(Gradient Reflective Index)50′及び発光素子60′を備える。 1 and 2 are an exploded perspective view and a side sectional view of a conventional contact image sensor device, respectively. As shown in the figure, the conventional contact type image sensor device includes a package housing 10 ', a circuit board module 20', an upper cover glass 30 ', an image sensor element 40', and a GRIN imaging optical element (Gradient Reflective Index). 50 'and light emitting element 60'.
前記上蓋ガラス30′と前記回路基板モジュール20′とが、それぞれ前記パッケージハウジング10′の上下端に設置されることで、上下空間100′、200′が形成される。また、前記イメージセンサ素子40′は、前記回路基板モジュール20′上に設置され且つ前記パッケージハウジング10′の下空間200′に位置する。
そして、前記GRIN結像光学素子50′は、前記パッケージハウジング10′の上下空間100′、200′の間に設置され、また、前記発光素子60′は、前記上空間100′内に設置されて、前記GRIN結像光学素子50′の側方に位置する。この構成により、前記発光素子60′から書類Dに対して光束L1′を発射することで散乱光L2′が生成され、そして、前記GRIN結像光学素子50′により前記書類Dの散乱光L2′を前記イメージセンサ素子40′に導くことにより、前記書類Dのイメージを検知できる。
The upper cover glass 30 'and the circuit board module 20' are respectively installed at the upper and lower ends of the package housing 10 ', thereby forming upper and lower spaces 100' and 200 '. The image sensor element 40 'is installed on the circuit board module 20' and located in a lower space 200 'of the package housing 10'.
The GRIN imaging optical element 50 'is installed between the upper and lower spaces 100' and 200 'of the package housing 10', and the light emitting element 60 'is installed in the upper space 100'. , Located lateral to the GRIN imaging optical element 50 '. With this configuration, scattered light L2 ′ is generated by emitting a light beam L1 ′ from the
図1、図2から分かるように、前記GRIN結像光学素子50′は、従来の接触式イメージセンサ装置における不可欠な素子である。しかしながら、GRIN結像光学素子50′を使用することにより、従来の接触式イメージセンサ装置は、その体積が膨大になってしまい、また、組み立ての際には組立誤差が発生しやすい。また、前記GRIN結像光学素子50′は高価であるので、従来の接触式イメージセンサ装置の製造コストが高くなるという欠点があった。 As can be seen from FIGS. 1 and 2, the GRIN imaging optical element 50 'is an indispensable element in the conventional contact image sensor device. However, by using the GRIN imaging optical element 50 ', the volume of the conventional contact image sensor device becomes enormous, and an assembly error tends to occur during assembly. Further, since the GRIN imaging optical element 50 'is expensive, there is a drawback that the manufacturing cost of the conventional contact image sensor device is increased.
本発明者は、前記欠点を解消するため、慎重に研究し、また、学理を活用して、有効に前記欠点を解消でき、設計が合理である本発明を提案する。
尚、GRIN結像光学素子を用いたイメージセンサ装置については、例えば特許文献1(GRIN結像光学素子と同義のセルフォックレンズアレイが結像手段として用いられる)に記載されている。
An image sensor device using the GRIN imaging optical element is described in, for example, Patent Document 1 (a SELFOC lens array having the same meaning as the GRIN imaging optical element is used as the imaging means).
本発明の目的は、GRIN結像光学素子を用いず省くことにより、大幅に接触式イメージセンサ装置全体の製造コストを低下させ、そして、従来のGRIN結像光学素子を使用することによる体積増大や組立誤差の問題を解消することのできる内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置を提供することである。 An object of the present invention is to significantly reduce the manufacturing cost of the entire contact image sensor device by omitting the GRIN imaging optical element, and to increase the volume by using the conventional GRIN imaging optical element. It is an object of the present invention to provide a contact-type image sensor device with a built-in optical element that can solve the problem of assembly errors.
また、本発明は、複数の非透過材料からなる遮光素子を、塗布や他の成形方式を用いて各感光素子の両側に設置することにより、それら複数の遮光素子により光の反射を吸収し、迷光が複数の感光素子に与える影響を抑制し、且つそれら複数の感光素子同士が互いに光クロストークによる影響を抑制することのできる接触式イメージセンサを提供することを目的とする。これにより、それら複数の感光素子が受光したイメージのコントラストを向上させることができる。 Further, the present invention absorbs light reflection by the plurality of light shielding elements by installing light shielding elements made of a plurality of non-transmissive materials on both sides of each photosensitive element using coating or other molding methods. It is an object of the present invention to provide a contact type image sensor that can suppress the influence of stray light on a plurality of photosensitive elements and that can suppress the influence of optical crosstalk among the plurality of photosensitive elements. Thereby, the contrast of the image received by the plurality of photosensitive elements can be improved.
本発明は、前記目的を達成するため、本発明の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置は、回路基板モジュールと、発光モジュールと、イメージセンサモジュールとを備える。
前記発光モジュールは回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置される。前記イメージセンサモジュールは、回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置され且つ前記発光モジュールの側方に位置する。
また、イメージセンサモジュールには、前記回路基板モジュール上に電気的に設置される感光素子セット及び前記感光素子セット上に設置されるマイクロ集光素子セットを有する。
これにより、前記発光モジュールが書類に対して発射した光束は散乱光を生成させて、前記イメージセンサモジュールの感光素子セットが前記書類からの散乱光を受光することで、前記書類のイメージを検知する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a contact image sensor device with a built-in optical element of the present invention includes a circuit board module, a light emitting module, and an image sensor module.
The light emitting module is electrically connected and installed on the circuit board module. The image sensor module is electrically connected to the circuit board module and is located on the side of the light emitting module.
In addition, the image sensor module includes a photosensitive element set electrically installed on the circuit board module and a micro condensing element set installed on the photosensitive element set.
As a result, the luminous flux emitted from the light emitting module to the document generates scattered light, and the photosensitive element set of the image sensor module receives the scattered light from the document, thereby detecting the image of the document. .
また、本発明は、前記目的を達成するため、本発明による内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置は、回路基板モジュールと、発光モジュールと、イメージセンサモジュールと、遮光モジュールとを備える。
前記発光モジュールは回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置される。前記イメージセンサモジュールは、回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置され且つ前記発光モジュールの側方に位置する。
また、イメージセンサモジュールは、前記回路基板モジュール上に電気的に設置される感光素子セット及び前記感光素子セット上に設置されるマイクロ集光素子セットを有する。また、前記感光素子セットは、複数の感光素子を有する。前記遮光モジュールは、複数の遮光素子を有する。それら複数の遮光素子は、それぞれ、各感光素子の両側に設置される。
これにより、前記発光モジュールが書類に対して発射した光束は散乱光を生成させて、前記イメージセンサモジュールの感光素子セットが前記書類からの散乱光を受光することで、前記書類のイメージを検知する。
In order to achieve the above object, the contact image sensor device with a built-in optical element according to the present invention includes a circuit board module, a light emitting module, an image sensor module, and a light shielding module.
The light emitting module is electrically connected and installed on the circuit board module. The image sensor module is electrically connected to the circuit board module and is located on the side of the light emitting module.
The image sensor module further includes a photosensitive element set electrically installed on the circuit board module and a micro condensing element set installed on the photosensitive element set. The photosensitive element set includes a plurality of photosensitive elements. The light shielding module has a plurality of light shielding elements. The plurality of light shielding elements are respectively installed on both sides of each photosensitive element.
As a result, the luminous flux emitted from the light emitting module to the document generates scattered light, and the photosensitive element set of the image sensor module receives the scattered light from the document, thereby detecting the image of the document. .
本発明によると、GRIN結像光学素子を用いず省くことにより、大幅に接触式イメージセンサ装置全体の製造コストを低下させるだけでなく、複数の非透過の遮光素子を各感光素子の両側に設置することにより、迷光やライトクロストークが感光素子に与える影響を抑制する。
従って、それら複数の感光素子が受光したイメージのコントラストを向上させることができる。
According to the present invention, by eliminating the use of GRIN imaging optical elements, not only the manufacturing cost of the contact image sensor device as a whole is significantly reduced, but also a plurality of non-transmissive light shielding elements are installed on both sides of each photosensitive element. This suppresses the influence of stray light and light crosstalk on the photosensitive element.
Accordingly, it is possible to improve the contrast of images received by the plurality of photosensitive elements.
以下、図面を参照しながら、本発明の特徴や技術内容について、詳しく説明するが、それらの図面等は、参考や説明のためであり、本発明は、それによって限定されるものではない。 Hereinafter, the features and technical contents of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the drawings and the like are for reference and description, and the present invention is not limited thereto.
図3と図4は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第一実施例の斜視概念図と側面概念図である。
図示するように、本発明は、内蔵型光学素子を持つ接触式イメージセンサ装置であって、回路基板モジュール(PCB module)1と、発光モジュール(light emitting module)2aと、イメージセンサモジュール(image sensing module)3、及び保護層(protection layer)4を備える。
3 and 4 are a perspective conceptual view and a side conceptual view, respectively, of the first embodiment of the contact image sensor device with a built-in optical element according to the present invention.
As shown in the figure, the present invention is a contact type image sensor device having a built-in optical element, which includes a circuit board module (PCB module) 1, a light emitting module (light emitting module) 2a, and an image sensor module (image sensing module). module) 3 and a
前記発光モジュール2aは、前記回路基板モジュール1上に電気的に設置される。本発明の第一実施例において、この発光モジュール2aは、一列に配列された複数の発光素子(light emitting element)20aである。また、前記発光モジュール2aは、ユーザーのニーズに応じて、蛍光灯や、エレクトロルミネセンスや、発光ダイオードその他の発光装置から選ぶことができる。また、前記発光モジュール2aの配列方式は、本発明において限定されるものではなく、任意の配列方式(例えば、2列または3列)や配列形状の全てを、本発明において適用することができる。
The
また、前記イメージセンサモジュール3は、前記回路基板モジュール1上に電気的に設置され、且つ前記発光モジュール2aの側方に位置する。また、イメージセンサモジュール3は、前記回路基板モジュール1上に電気的に設置される感光素子セット(light sensing element set)30と、前記感光素子セット30上に設置されるマイクロ集光素子セット(micro light condensing element set)31とを備える。第一実施例において、マイクロ集光素子セット31はポリマー材料(polymer material)からなる。
The
また、前記感光素子セット30は、複数の感光素子300からなり、アレイ型接触式イメージセンサ(array CIS(Contact Image Sensor))や線形接触式イメージセンサ(linear CIS)である。
The photosensitive element set 30 includes a plurality of
また、前記マイクロ集光素子セット31は、複数のマイクロ集光素子310からなり、各マイクロ集光素子310は、異なる設計のニーズに応じてそれぞれ平凸レンズ(plane-concave lens)やレンチキュラーレンズ(biconvex lens)であってもよく、或いは、各マイクロ集光素子310は、球面レンズ(spherical lens)や非球面レンズ(aspheric lens)であってもよい。
The micro
また、前記保護層4は、前記感光素子セット30と前記マイクロ集光素子セット31を保護するように感光素子セット30とマイクロ集光素子セット31上に成形される。言い換えれば、前記保護層4は、前記イメージセンサモジュール3上に成形され、前記イメージセンサモジュール3を保護する。また、保護層4は、透過材料からなるもので、例示として塗料や整然に配列された光ファイバー束(ordered optical fiber bundle)やマイクロチャネルアレイ(Micro Channel Array、MCA)を挙げることができる。その厚さが、0.1乃至10mmの範囲にある。前記イメージセンサモジュール3は前記保護層4によって保護されるので、外(例えば引っ掻き傷、かすり傷等)から守られることができ、そして、前記イメージセンサモジュール3のイメージセンサの品質を保持できる。
The
このような構成において、前記発光モジュール2aが書類Dに対して光束L1aを発射することで散乱光L2aが発生し、そして前記イメージセンサモジュール3の感光素子セット30が直接に前記書類Dからの散乱光L2aを受光することにより(従来の前記GRIN結像光学素子50′を介して受光すると異なる)、前記書類Dのイメージを検知する。
In such a configuration, the
また、図5は、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第一実施例におけるマイクロ集光素子セットが、エネルギー伝達電極セットに電気的に接続される場合の側面概念図である。
図示するように、本発明の第一実施例の接触式イメージセンサ装置は、更に、前記マイクロ集光素子セット31に電気的に接続されるエネルギー伝達電極セット(power transmitting electrode set)5を備え、前記エネルギー伝達電極セット5は、複数のエネルギー伝達電極50を備える。また、一対のエネルギー伝達電極50が、各マイクロ集光素子310の両側に設置され、且つ電源Pに電気的に接続される。
FIG. 5 is a conceptual side view when the micro condensing element set in the first embodiment of the contact-type image sensor device with a built-in optical element according to the present invention is electrically connected to the energy transfer electrode set. is there.
As shown in the figure, the contact-type image sensor device of the first embodiment of the present invention further includes a power transmitting
また、前記エネルギー伝達電極セット5は、前記電源Pから前記マイクロ集光素子セット31に対して電圧を印加することにより、マイクロ集光素子セット31の鏡面曲率を変化させる(図の点線)。言い換えれば、一対のエネルギー伝達電極50はそれぞれ、前記電源Pが各マイクロ集光素子310に対して電圧を印加することによる熱膨張冷収縮の作用により、各マイクロ集光素子310の鏡面曲率を変化させて、自動フォーカス機能を達成する。
The energy transfer electrode set 5 changes the mirror curvature of the micro light collecting element set 31 by applying a voltage from the power source P to the micro light collecting element set 31 (dotted line in the figure). In other words, each of the pair of
図6と図7は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第二実施形態の斜視概念図と側面概念図である。図から分かるように、第二実施形態において第一実施形態と異なる所は、第一実施形態の保護層4を省略する点である。また、第二実施形態の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置は、少なくとも一つの発光素子20bと、当該少なくとも一つの発光素子20bの側方に設置された導光素子21bからなる発光モジュール2bを有し、前記導光素子21bは、前記イメージセンサモジュール3に対応する。
6 and 7 are a perspective conceptual view and a side conceptual view, respectively, of a second embodiment of the contact-type image sensor device with a built-in optical element according to the present invention. As can be seen from the figure, the second embodiment is different from the first embodiment in that the
前記構成において、まず、前記発光素子20bから前記導光素子21bに対して発射した光束Lbは、前記導光素子21bを介して光束L1bとして書類Dに伝達して、散乱光L2bを発生させる。また、前記イメージセンサモジュール3の感光素子セット30が直接に前記書類Dからの散乱光L2bを受光することにより(従来の、GRIN結像光学素子50′を介することと異なる)、前記書類Dのイメージを検知する。
In the above configuration, first, the light beam Lb emitted from the
図8と図9は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第三実施形態の斜視概念図と側面概念図である。図から分かるように、第三実施形態は、第一実施形態と異なる所は、第三実施形態の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置において、更に、前記発光モジュール2aと前記イメージセンサモジュール3の上方に透過カバー(transparent cover)6が設置される点である。
この構成において、前記発光モジュール2aから当該透過カバー6を通して書類Dに発射した光束L1aは、散乱光L2aを発生させ、また、前記イメージセンサモジュール3の感光素子セット30が前記書類Dから前記透過カバー6を通した散乱光L2aを受光することにより、前記書類Dのイメージを検知する。
8 and 9 are a perspective conceptual view and a side conceptual view, respectively, of a third embodiment of the contact image sensor device with a built-in optical element according to the present invention. As can be seen from the drawing, the third embodiment differs from the first embodiment in the contact-type image sensor device with a built-in optical element of the third embodiment, and further, the
In this configuration, the light beam L1a emitted from the
図10と図11は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第四実施形態の斜視概念図と側面概念図である。図示するように、第四実施形態は、第二実施形態と異なる所は、第四実施形態の内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置には、更に、前記発光モジュール2bと前記イメージセンサモジュール3の上方に透過カバー6が設置される点である。
この構成により、前記発光モジュール2bから前記透過カバー6を通して書類Dに対して発射した光束L1bは散乱光L2bを発生させ、更に前記イメージセンサモジュール3の感光素子セット30が前記書類Dから前記透過カバー6を通した散乱光L2bを受光することで、前記書類Dのイメージを検知する。
10 and 11 are a perspective conceptual view and a side conceptual view, respectively, of a fourth embodiment of the contact image sensor device with a built-in optical element according to the present invention. As shown in the figure, the fourth embodiment differs from the second embodiment in that the
With this configuration, the light beam L1b emitted from the
図12と図13は、それぞれ、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置の第五実施形態の斜視図概念図と図12の6-6断面図である。
図示するように、第五実施形態において第一実施形態と異なるところは、この第五実施形態では、感光素子セット30aが、複数の感光素子300aからなり、且つそれら複数の感光素子300a同士が、所定の距離を置いて離設されている点である。マイクロ集光素子セット31aは、複数のマイクロ集光素子310aからなり、且つそれら複数のマイクロ集光素子310aは、それぞれ、それら複数の感光素子300a上に設置される。
12 and 13 are a perspective view conceptual diagram of a fifth embodiment of a contact-type image sensor device with a built-in optical element according to the present invention and a 6-6 cross-sectional view of FIG. 12, respectively.
As shown in the figure, the fifth embodiment differs from the first embodiment in that the photosensitive element set 30a is composed of a plurality of
また、第五実施形態において、本発明に係る内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置は、更に、複数の遮光素子70を有する遮光モジュール7を備える。それら複数の遮光素子70は、それぞれ、各感光素子300aの両側に設置される。また、それら複数の遮光素子70は、非透過材料からなる。また、それら複数の遮光素子70は、塗布や任意の成形方式により、それぞれ各感光素子300aの両側に設置される。それら複数の遮光素子70は光の反射を吸収することで、迷光によるそれら複数の感光素子300aに対する影響を抑制できるだけでなく、それら複数の感光素子300a同士の間で互いに光クロストークによる影響を抑制できる。従って、それら複数の感光素子300aが受光したイメージのコントラストが向上する。
In the fifth embodiment, the contact image sensor device with a built-in optical element according to the present invention further includes a
以上のように、本発明は、従来のGRIN結像光学素子50′を省くことが出来るため、接触式イメージセンサ装置全体の製造コストを低減でき、且つ従来のGRIN結像光学素子50′による体積増大や組立誤差の問題を解消することができる。
また、本発明によれば、第五実施形態において、複数の非透過である遮光素子70を各感光素子300aの両側に設置することにより、迷光やライトクロストークの感光素子300aに対する影響を抑制でき、それら複数の感光素子300aが受光したイメージのコントラストを向上させることができる。
As described above, according to the present invention, the conventional GRIN imaging optical element 50 'can be omitted, so that the manufacturing cost of the entire contact image sensor device can be reduced, and the volume of the conventional GRIN imaging optical element 50' can be reduced. The problem of increase and assembly error can be solved.
Further, according to the present invention, in the fifth embodiment, by installing a plurality of non-transmissive
以上は、ただ、本発明のより良い実施形態であり、本発明は、それによって限定されることが無く、本発明に係る特許請求の範囲や明細書の内容に基づいて行った等価の変更や修正は、全てが、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。 The above is merely a better embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereby. Equivalent changes made based on the scope of claims and the description of the present invention are not limited thereto. All modifications are within the scope of the claims of the present invention.
1 回路基板モジュール
2a 発光モジュール
2b 発光モジュール
20a 発光素子
20b 発光素子
21b 導光素子
3 イメージセンサモジュール
3a イメージセンサモジュール
30 感光素子セット
30a 感光素子セット
300 感光素子
300a 感光素子
31 マイクロ集光素子セット
31a マイクロ集光素子セット
310 マイクロ集光素子
310a マイクロ集光素子
4 保護層
5 エネルギー伝達電極セット
50 エネルギー伝達電極
6 透過カバー
7 遮光モジュール
70 遮光素子
L1a 光束
Lb、L1b 光束
L2a 散乱光
L2b 散乱光
D 書類
P 電源
1
Claims (5)
前記回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置される発光モジュールと、
前記回路基板モジュール上において前記発光モジュールの側方に電気的に接続されて設置され、前記回路基板モジュール上に電気的に接続されて設置される感光素子セット及び該感光素子セット上に設置されるマイクロ集光素子セットを有するイメージセンサモジュールと、
を備え、
前記発光モジュールが書類に対して発射した光束が散乱光を生成させ、前記イメージセンサモジュールの感光素子セットが前記書類からの散乱光を受光し、前記書類のイメージを検知することを特徴とする内蔵型光学素子付き接触式イメージセンサ装置。 A circuit board module;
A light emitting module that is electrically connected and installed on the circuit board module;
A photosensitive element set that is electrically connected and installed on the side of the light emitting module on the circuit board module, and a photosensitive element set that is electrically connected and installed on the circuit board module and the photosensitive element set. An image sensor module having a micro condensing element set;
With
A built-in light beam emitted from the light emitting module to a document generates scattered light, and a photosensitive element set of the image sensor module receives the scattered light from the document and detects an image of the document. -Type image sensor device with a mold optical element.
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A02 | Decision of refusal |
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