JP3062669B2 - イメージセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、イメージセンサに関
し、フレームの一面に配置した透明板の表面に読み取り
原稿を直接接触させ、フレーム内に配置した発光素子か
らの照明光の上記透明板上の読み取り位置における反射
光をレンズアレイを通して正立等倍に受光素子に集光さ
せ、この受光素子によって読み取り画情報を電気信号に
変換するように構成された、いわゆる密着型と呼ばれる
イメージセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
のこの種のイメージセンサの構造例を、図４に基づいて
説明する。略矩形状をしたフレーム１の一面には、ガラ
ス板等でできた透明板２が配置されており、この透明板
２の表面に、プラテン３等でバックアップされた読み取
り原稿４が直接的に接触させられながら搬送されるよう
になっている。上記読み取り原稿４は、少なくとも上記
透明板２における読み取り位置２ａにおいて上記透明板
２の表面に接触させられる。

【０００３】上記フレーム１内には、上記透明板２に接
触させられる読み取り原稿４に向けて照明光を照射する
発光素子５と、上記読み取り位置２ａにおける読み取り
原稿４からの反射光を通してこれを正立等倍に集光させ
るレンズアレイ６と、このレンズアレイ６によって集光
された光を受光する受光素子７とが設けられる。

【０００４】上記受光素子７が取付けられる基板８上に
は、受光素子７と電気的に接続されて上記受光素子を駆
動したり、受光素子からの信号の処理をするためのバイ
パスコンデンサ、オペアンプ、あるいはスイッチ類等の
電子部品９が搭載される。このように、受光素子７を取
付けるべき基板に、上記電子部品を一体に搭載する構成
をとると、次のような問題が派生する。

【０００５】すなわち、第一に、上記受光素子７を取付
けるべき基板８は、上記受光素子７それ自体がいわゆる
ベアチップ状にボンディングされるとともにワイヤボン
ディングを必要とし、しかも、位置精度よくこれをボン
ディングする必要から、セラミック基板やガラスエポキ
シ等でできた比較的高価な基板材料を用いて作成する必
要があり、したがって、上記の電子部品９を一体に搭載
するためには、かかる比較的高価な材料で作成するべき
基板８が大型化し、これによるコスト上昇が避けられな
い。

【０００６】第二に、上記受光素子７は、ベアチップを
ボンディングするととも、これと基板上の配線パターン
との間をワイヤボンディングする必要から、まず、この
基板に対し、上記受光素子７のボンディングおよび上記
ワイヤボンディングを行った後に、上記電子部品９をハ
ンダ付け等によって取付けることになるが、上記電子部
品９のハンダ付けの際に生じるフラックス分がベアチッ
プ状の受光素子７の表面に付着することが避けられず、
これによって受光素子７の読み取り性能が低下する。ま
た、ハンダ付け処理において生じる熱によってベアチッ
プ状の受光素子７が悪影響を受けるおそれもあり、これ
による歩留まりの低下も避けられない。

【０００７】なお、特開平１−２８９２７９号公報に
は、この種のイメージセンサにおいて、受光素子を取付
ける基板の裏面に、この受光素子のための駆動用電子部
品あるいは信号処理用電子部品を搭載するようにした発
明が開示されているが、当該公報に開示された発明によ
っても、基板の大きさを図４に示す場合よりも小さくす
ることにはある程度の貢献ができても、電子部品をハン
ダ付けによって基板に固定する以上、このハンダ付けに
ともなう問題、すなわち、フラックス分が飛散して受光
素子の受光面に付着する問題、および、ハンダ付けによ
る熱によって受光素子が悪影響を受けるという問題は、
なんら解決されてはいない。

【０００８】本願発明は、上記のような事情のもとで考
え出されたものであって、上記従来例の問題を簡単な構
成により解決し、受光素子を取付けるべき基板の小型化
と、受光素子の高度な性能維持ならびにその基板実装部
の歩留まりの向上を達成できるイメージセンサを提供す
ることをその課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本願発明では次の技術的手段を講じている。すな
わち、本願発明は、フレームの一面に読み取り原稿を接
触させる透明板を配置する一方、このフレームの内部
に、上記読み取り原稿に向けて照明光を照射する発光素
子と、上記読み取り原稿からの反射光を正立等倍に集光
するレンズアレイと、上記レンズアレイによって集光さ
れた光を受光する受光素子とを備えるイメージセンサに
おいて、上記発光素子を取付ける基板と、上記受光素子
を取付ける基板とを互いに別体とする一方、上記受光素
子に電気的に接続するべき電子部品を、上記発光素子を
取付ける基板に搭載したことを特徴としている。

【００１０】

【発明の作用および効果】まず、本願発明では、受光素
子に電気的に接続するべき電子部品が、従来のようにこ
の受光素子を取付けるべき基板に搭載されるのではな
く、発光素子を取付けるべき基板に搭載されている。す
なわち、本願発明における受光素子を取付けるべき基板
は、受光素子を支持するに必要充分な大きさでよいこと
になる。一般にこの受光素子は、ベアチップによって構
成され、しかもこのベアチップと基板との間は、ワイヤ
ボンディングにより結線する必要があることから、熱膨
張率の小さな比較的高価な材料によって形成される必要
があるが、本願発明では、上記のように比較的高価な材
料で形成されるべき受光素子用の基板を、必要最小限の
大きさとすることができるため、その分イメージセンサ
の製造コストを低減することができる。

【００１１】次に、受光素子に電気的に接続するべき電
子部品は、フレーム内に組み込まれた発光素子を取付け
るべき基板に搭載されているため、フレーム内のスペー
ス効率を有効に利用しながら、たとえば、受光素子を取
付けるべき基板の裏面に電子部品を搭載することに比較
し、イメージセンサの厚み方向の寸法を節約して、イメ
ージセンサ全体としての小型化を図ることができる。

【００１２】そして、本願発明において上記電子部品
は、発光素子を取付けるべき基板に対してたとえばハン
ダ付けによって行われるが、かかる基板は、上記のごと
くベアチップ状の受光素子が取付けられる受光素子用の
基板とは別体のものであるため、電子部品のハンダ付け
の際に生じるフラックスが受光素子上に飛散してこれに
付着したり、受光素子やハンダ付け時の熱によって悪影
響を受けるということは完璧に回避される。

【００１３】したがって、本願発明のイメージセンサ
は、受光素子の受光性能を高度に達成しつつ、かかる性
能を長期間維持することができるとともに、受光素子取
付け用の基板の小型化にともなって製造価格を低減させ
ることができ、しかもフレーム内のスペース効率を有効
に利用して電子部品を配置できることから、イメージセ
ンサ全体としてのコンパクト化がさらに増進されるとい
う効果を奏する。

【００１４】

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図１を参照しつつ具体的に説明する。図１は、本願発明
のイメージセンサ１０の一実施例の横断面図である。横
断面略矩形状をしたフレーム１１の一面には、ガラス板
等でできた透明板１２が配置されている。この透明板１
２の表面には、読み取り原稿１３が、プラテン１４でバ
ックアップされながら、接触状に搬送されるようになっ
ている。上記透明板１２の下方に形成された空間部にお
いて、傾斜状に設定された支持面１５には、上記透明板
１２上の読み取り位置１２ａを向くようにして、発光素
子１６が、基板１７に搭載されるようにして支持されて
いる。この発光素子１６は、たとえば、ＬＥＤチップを
透明樹脂によって封止したものが用いられ、上記基板１
７上にハンダ付け等によって複数個等間隔に固定されて
いる。この基板１７は、上記発光素子１６の位置精度が
それほど要求されないことから、たとえば、紙フェノー
ル等でできた安価なものを用いることができる。

【００１５】一方、上記フレーム１１内の空間におい
て、上記透明板１２の読み取り位置１２ａから垂直方向
下方に延びる線に沿って、レンズアレイ１８が配置され
る。本実施例においてこのレンズアレイ１８は、フレー
ム１１に一体に形成された垂直平面状の保持壁１９に沿
わせるようにして、保持される。また、このレンズアレ
イ１８の下端部をフレーム１１に形成された底壁部２０
に当て付けるようにして、その光軸方向の位置決めが行
われている。

【００１６】上記底壁部２０には、上下方向に貫通する
スリット２１が設けられており、この貫通スリットの下
方において、レンズアレイの光軸上に位置するようにし
て受光素子２２が配置される。この受光素子２２は、フ
ォトダイオードアレイチップ等が複数個直線状をなすよ
うに密着配置して構成され、基板２３に対して、直接ボ
ンディングされるとともに、チップと基板上の配線パタ
ーン間が、ワイヤボンディングによって結線されてい
る。この受光素子２２を取付けるための基板２３は、上
記チップ状の受光素子２２の位置精度が厳しく要求され
ることから、熱膨張率の小さい、たとえば、セラミック
製の基板が用いられる。

【００１７】上記発光素子１６から発せられた照明光
は、透明板１２を通して原稿面１３に当てられ、透明板
１２上の読み取り位置１２ａにおける原稿面１３からの
反射光は、上記レンズアレイ１８を通して正立等倍に上
記受光素子２２上に集光され、かかる光を受けた受光素
子２２は、上記光情報を電気的信号に変換する。

【００１８】上記受光素子２２を駆動するための駆動回
路とともに、この受光素子が向けた光を電気信号に変換
する信号処理回路を構成するための電子部品２４が必要
であるが、本願発明においてはかかる電子部品を上記受
光素子２２を取付ける基板２３に搭載するのではなく、
発光素子１６を取付けるための基板１７に搭載する。

【００１９】本実施例においては、フレーム１１内に斜
め状に形成した基板支持面１５に、上記発光素子用の基
板１７を取付けるようにする一方、この基板１７の裏面
側に凹状の空間２５を形成し、上記受光素子２２のため
の電子部品２４を、上記凹状空間２５に収容されるよう
にして、発光素子用の基板１７の裏面に搭載している。

【００２０】そして、受光素子用の基板２３の配線パタ
ーンと、発光素子用基板２３の端子部との間の電気的接
続は、フレーム１１に形成した貫通するように形成した
貫通孔２６に、導体リード２７を通し、このリード２７
の両端をそれぞれ上記各基板１７，２３の所定部位に接
続することによって行っている。

【００２１】なお、このリード２７の上記発光素子用の
基板１７に対する接続は、ハンダ接続によって差し支え
ないが、受光素子用の基板２３に対する接続は、図１に
も表れているように、いわゆる弾性クリップ方式による
ことが、ハンダによる接続に起因する諸問題、すなわ
ち、ハンダフラックスが受光素子上に付着する問題、あ
るいは、ハンダ処理による熱が受光素子に悪影響を及ぼ
す問題を回避する上で望ましい。

【００２２】なお、フレーム１１を、たとえば、アルミ
ニウムの押し出し成形によって構成する場合には、上記
各基板１７，２３間をつなぐリード２７には、上記フレ
ームに対する絶縁性を与える必要があるが、フレーム１
１をたとえば樹脂押し出し成形あるいは樹脂射出成形に
よって形成し、それ自体に絶縁性を持たせる場合には、
上記リード２７はその表面に絶縁処理を施す必要がなく
なる。なお、図１において符号２８は、イメージセンサ
１０と外部電気回路との接続を図るためのコネクタを示
している。

【００２３】図２は、上記発光素子１６ならびにこれを
支持する基板１７の一例の平面図を、図３は、その側面
図をそれぞれ示している。この基板１７の例では、その
裏面のみならず、表面側にも、間隔配置される発光素子
１６間の領域において、上記電子部品２４を搭載してい
る。そして、この基板１７の長手方向端部には、信号線
を束にしたようなリード線２７ａがつながれており、こ
のリード２７は、いったんフレームの長手方向端部から
外部にでた後、上記受光素子２２用の基板２３の端部に
対して接続される。

【００２４】かかるリード線２７ａの上記受光素子用の
基板２３に対する接続は、図１に示されるようにしてこ
の基板２３がフレーム１１に装着された後であれば、ハ
ンダによって行ってもよい。すなわち、上記から明らか
なように、受光素子２２用の基板２３と、発光素子１６
用の基板１７間の電気的な接続は、図１に表れているよ
うにして、フレーム内を貫通するリード２７によって行
う他、各基板１７，２３の長手方向端部間をフレーム１
１の端部を迂回するようにつなぐリード線２７ａによっ
て行うこともできるのである。

【００２５】以上説明したように、本願発明のイメージ
センサによれば、ベアチップ状の受光素子２２を駆動し
かつこの受光素子によって発生させられた信号を処理す
るための電子部品２４を、受光素子が取付けられる基板
２３に設けるのではなく、発光素子１６が取付けられる
基板１７に搭載しているので、かかる電子部品２４を取
付けるためのハンダ付けによる悪影響が上記ベアチップ
状の受光素子２２になんら及ばず、したがって、受光素
子２２による画情報検出能力を高度に達成することがで
き、しかもかかる優れた性能を長期間維持することがで
きる。

【００２６】また、ベアチップ状の受光素子２２を搭載
するために熱膨張率の小さい比較的高価な材料で作成す
るべき基板２３を、上記受光素子２２を搭載するに必要
充分な小さなものとすることができるので、材料コスト
を抑制するとともに、イメージセンサのコンパクト化を
増進することができる。さらに、フレーム１１の内部空
間を有効利用しつつ受光素子２２に関連するべき電子部
品を配置しているので、このことによっても、イメージ
センサ１０のコンパクト化を達成することができる。

【００２７】もちろん、この発明の範囲は上述の実施例
に限定されることはない。受光素子２２に関連するべき
電子部品２４の全てを発光素子１６を取付けるための基
板１７に搭載する他、一部を受光素子用の基板２３に残
し、一部を発光素子用の基板１７に搭載する場合も、も
ちろん、本願発明の範囲に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の一実施例の拡大横断面図である。

【図２】発光素子ならびにこれを搭載する基板の平面図
である。

【図３】図２に示される基板の側面図である。

【図４】従来例のイメージセンサの構成を示す横断面図
である。

【符号の説明】

１０ イメージセンサ １１ フレーム １２ 透明板 １２ａ 読み取り位置 １３ 原稿 １６ 発光素子 １７ 基板 １８ レンズアレイ ２２ 受光素子 ２３ 基板 ２４ 電子部品

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームの一面に読み取り原稿を接触さ
   せる透明板を配置する一方、このフレームの内部に、上
   記読み取り原稿に向けて照明光を照射する発光素子と、
   上記読み取り原稿からの反射光を正立等倍に集光するレ
   ンズアレイと、上記レンズアレイによって集光された光
   を受光する受光素子とを備えるイメージセンサにおい
   て、 上記発光素子を取付ける基板と、上記受光素子を取付け
   る基板とを互いに別体とする一方、 上記受光素子に電気的に接続するべき電子部品を、上記
   発光素子を取付ける基板に搭載したことを特徴とする、
   イメージセンサ。