JP3067002B2 - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密着結像方式の画像読
み取り装置に用いられる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３は特開昭５９−２１１７２号公報に
開示された従来の密着型イメージセンサの一例を示した
断面図である。図中３０は光源としての蛍光灯であり、
原稿４０の被読み取り側の面（以下、原稿面４０ａと記
す）における読み取り部Ａに４５度の入射角度で光を照
射するためのものである。この蛍光灯３０の上方には保
護ガラス３１が配置されており、保護ガラス３１の上面
には上記原稿４０が密着状態で載置されるようになって
いる。

【０００３】また保護ガラス３１の下方で、かつ原稿面
４０ａの被読み取り部Ａの真下には反射鏡３２が設けら
れ、反射鏡３２の蛍光灯３０の反対側にはロッドレンズ
アレイ３３が設置されている。反射鏡３２は、原稿面４
０ａの被読み取り部Ａで反射された光を例えば略９０度
折り曲げてロッドレンズアレイ３３に導くように配置さ
れており、ロッドレンズアレイ３３は反射鏡３２で折り
曲げられた光を原稿面４０ａに対して略平行に導くよう
に、つまり光軸が原稿面４０ａと略平行になるように配
置されている。

【０００４】さらにロッドレンズアレイ３３の光の出射
側には別の反射鏡３４が設けられている。この反射鏡３
４は、ロッドレンズアレイ３３からの出射光が略９０度
下方に向けて折れ曲がるように配置されており、反射鏡
３４の略真下には反射鏡３４で折り曲げられた光を受光
するＣＣＤ受光素子３５が配置される。なおＣＣＤ受光
素子３５は、蛍光灯３０、ロッドレンズアレイ３３等の
下方に配置された基板３６上に、被読み取り部Ａと略等
しい長さに直線状に並べられた状態で固定されている。
また、これらのＣＣＤ受光素子３５を基板３６上に取り
付けた後、ＣＣＤ受光素子３５と基板３６間をワイヤー
ボンディングによって電気的に接続している。

【０００５】このように構成された密着型イメージセン
サにおいては、蛍光灯３０から光が発光されると、光は
図中破線矢印で示したように保護ガラス３１を透過し
て、原稿４０の被読み取り部Ａを４５度の角度で照射す
る。照射された光は被読み取り部Ａにおける原稿４０濃
度により拡散反射し、反射した光は再び保護ガラス３１
を透過して反射鏡３２に入射する。そして、反射鏡３２
で略９０度に折り曲げられてロッドレンズアレイ３３に
入射し、そこで集束されて出射される。出射光はさらに
反射鏡３４により下方に向けて略９０度折り曲げられて
ＣＣＤ受光素子３５上に正立等倍に結像され、ＣＣＤ受
光素子３５で電気信号に変換される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に用いられるロッ
ドレンズアレイ３３の厚さは３ｍｍ〜４ｍｍ、ＣＣＤ受
光素子３５の厚さは約０．５ｍｍである。従って、上記
した密着型イメージセンサを例えばロッドレンズアレイ
３３が基板３６に密着するような薄型にしようとする
と、ＣＣＤ受光素子３５の受光面からその上方に配置さ
れた反射鏡３４の光の折り曲げ点までの距離が１ｍｍ〜
１．５ｍｍとなり、反射鏡３４の設置が困難となってし
まうという問題が発生する。

【０００７】そのため、ロッドレンズアレイ３３を基板
３６に密着させるには、かえって通常のものより厚いロ
ッドレンズアレイ３３を使用しなければならなくなり、
結局、図３に示したようにロッドレンズアレイ３３を基
板３６より離して実装せざるを得ない、つまり基板３６
からロッドレンズアレイ３３の上面間の薄型化を図れな
いという問題が生じていた。また、密着型イメージセン
サを上記したような薄型にする場合には、ＣＣＤ受光素
子３５の受光面を保護するためにＣＣＤ受光素子３５を
覆う状態でカバーガラスを装着することが望ましいが、
その装着ができないと共に、ワイヤーボンディングを損
傷するという問題もあった。

【０００８】さらに上記した密着型イメージセンサで
は、２つの反射鏡３２、３４を搭載しているので微妙な
光学調整が必要であり、被読み取り部Ａでの反射光を精
度良くロッドレンズアレイ３３やＣＣＤ受光素子３５上
に導けない場合があった。本発明は上記課題に鑑みてな
されたものであり、ＣＣＤ受光素子を保護しつつ基板か
らレンズアレイの該基板の反対側の面間の薄型化を図る
ことができ、しかも原稿面の被読み取り部での反射光を
精度良くＣＣＤ受光素子上に結像することができる密着
型イメージセンサを提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る密着型イメージセンサは、原稿面に対し
て略垂直に配置される基板と、その基板の一方の面側に
設けられ、前記原稿面に光を照射するための光源と、前
記基板の他方の面側に取り付けられて、前記原稿面によ
り反射された光を受光して集束させ、出射するためのレ
ンズアレイと、前記基板の他方の面側で、かつ前記レン
ズアレイで集束された光の出射側に配置され、前記レン
ズアレイからの出射光を受光して電気信号に変換するた
めのＣＣＤ受光素子と、該ＣＣＤ受光素子を覆う状態
で、かつ前記レンズアレイに対して平行移動可能に設け
られたカバーガラスと、そのカバーガラスに密着状態で
取り付けられ、前記レンズアレイからの出射光を前記Ｃ
ＣＤ受光素子に導くための反射板とで構成したものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明によれば、光源から原稿面に光が照射さ
れると、光はその原稿面にて反射され、基板に対して略
平行な反射光、すなわち原稿面に対して略垂直な反射光
がそのまま真っ直ぐレンズアレイに入射する。そして該
レンズアレイで集束されて出射され、その後カバーガラ
スを介して反射板で反射されてＣＣＤ受光素子に入射す
る。また、カバーガラスをレンズアレイに対して平行移
動させることで光の反射角度の微調整を容易に行うこと
ができる。従って、前記原稿面で反射された光は精度良
く前記ＣＣＤ受光素子上に結像される。さらに、前記カ
バーガラスにより前記ＣＣＤ受光素子は保護されると共
に、前記反射板は前記カバーガラスに密着状態で取り付
けられることで、該反射板の光の折り曲げ点から前記Ｃ
ＣＤ受光素子の受光面までの距離を短くすることが可能
となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る密着型イメージセンサの
実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明の密着
型イメージセンサの一例を示した断面図である。図中１
０は基板であり、原稿面４０ａに対して略垂直に配置さ
れるものである。

【００１２】この基板１０の一方の面でかつ基板１０の
一端側近傍には、原稿面４０ａの被読み取り部Ａに光を
照射するための光源１１が設けられている。光源１１は
例えば蛍光灯、冷陰極管、熱陰極管、又はＬＥＤアレイ
で構成された管状のもので、原稿面４０ａに対して略平
行に配置され、かつ原稿面４０ａの被読み取り部Ａへの
光の入射角度が４５度となるように設定される。また、
基板１０の一端側より外方向に所定寸法隔てた位置に
は、基板１０に対して略垂直に、原稿面４０ａに密着さ
せる保護ガラス１２が設置されている。

【００１３】一方、基板１０の他方の面には、被読み取
り部Ａで反射された光を受光して集束させるためのセル
フォックレンズアレイ（以下、ＳＬＡと記す）１３が取
り付けられている。ＳＬＡ１３は受光した光を基板１０
に対して略平行に導く状態で配置され、つまり光軸が基
板１０に対して略平行となり、その光軸が原稿面４０ａ
に対して略垂直となるように配置され、被読み取り部Ａ
からＳＬＡ１３への光の入射角度は０度に設定される。

【００１４】また、基板１０の他方の面でかつＳＬＡ１
３の出射側には、ＣＣＤ受光素子１４が設けられてい
る。ＣＣＤ受光素子１４は、ＳＬＡ１３からの光を受光
して電気信号に変換するためのもので、基板１０上に被
読み取り部Ａと略等しい長さか、或いはそれに近い長さ
に長く、直線状に並べられた状態で配置されている。こ
のＣＣＤ受光素子１４は、基板１０上に取り付けられた
後、基板１０にワイヤーボンディングによって電気的に
接続される。なお、上記したＳＬＡ１３は共役長の中
心、つまり被読み取り部ＡからこのＣＣＤ受光素子１４
の受光面までの伝播光路距離の中心に設定配置されてい
る。

【００１５】さらにＣＣＤ受光素子１４上には、ＣＣＤ
受光素子１４全体を覆う状態で、かつＳＬＡ１３に対し
て平行移動可能に例えば断面略円形のカバーガラス１５
が設置されており、カバーガラス１５の一方の曲面外側
には、すなわちＳＬＡ１３と反対側の曲面外側には反射
板１６が密着状態で取り付けられている。この反射板１
６は、ＳＬＡ１３からの出射光をＣＣＤ受光素子１４に
導くためのもので、ＳＬＡ１３からの出射光が例えば下
方に向けて略９０度に折れ曲がるように配置されてい
る。

【００１６】このような密着型イメージセンサにおいて
は、光源１１から発光されると、光は図中矢印で示した
ように保護ガラス１２を透過して原稿面４０ａの被読み
取り部Ａを４５度の角度で照射する。照射された光は、
被読み取り部Ａにおける原稿４０濃度により拡散反射さ
れ、反射した光は再び保護ガラス１２を透過してＳＬＡ
１３に入射する。上記したようにＳＬＡ１３は、その光
軸が原稿面４０ａに対して略垂直となるように配置され
ることから、拡散反射光のうち、被読み取り部ＡからＳ
ＬＡ１３への入射角度が０度の反射光がそのまま真っ直
ぐＳＬＡ１３に入射し、受光される。

【００１７】ＳＬＡ１３は共役長の中心に設定配置され
ているため、受光された光は集束されて出射され、出射
光はカバーガラス１５を通過して反射板１６で下方に向
けて略９０度折り曲げられる。そして、折り曲げられた
光はＣＣＤ受光素子１４上に正立等倍に結像され、ＣＣ
Ｄ受光素子１４で電気信号に変換されて１ライン分の原
稿４０画像の読み取りがなされる。

【００１８】上記したようにこの実施例の密着型イメー
ジセンサでは、ＣＣＤ受光素子１４上にカバーガラス１
５を設けるのでＣＣＤ受光素子１４は保護される。しか
も、カバーガラス１５の曲面外側に反射板１６を密着状
態で取り付けるので、反射板１６の光の折り曲げ点から
ＣＣＤ受光素子１４の受光面までの距離を短くすること
ができる。従って、図例の如くＳＬＡ１３を基板１０に
密着状態で設けることが可能となるため、ＣＣＤ受光素
子１４の受光面が保護され、かつ基板１０からＳＬＡ１
３の基板１０と反対側の面間が薄型化された密着型イメ
ージセンサを実現することができる。

【００１９】また、この実施例の密着型イメージセンサ
では、図３で示した従来の密着型イメージセンサにおけ
る被読み取り部Ａ側の反射鏡３２をなくし、カバーガラ
ス１５をＳＬＡ１３に対して平行移動させることで光の
反射角度の微調整を容易に行うことができる反射板１６
を一つ搭載しただけなので、被読み取り部Ａで反射され
た光のうち、基板１０に対して略平行な光を精度良くＣ
ＣＤ受光素子１４に結像することができる。なお、カバ
ーガラス１５をＳＬＡ１３に対して平行移動させて反射
板１６による光の反射角度の微調整を行う場合、カバー
ガラス１５は断面略半円形に形成されているので、調整
角度の範囲を広くとることができる。

【００２０】さらに上記した密着型イメージセンサで
は、ＳＬＡ１３、ＣＣＤ受光素子１４等の設置面とは反
対側の基板１０の面に光源１１を設け、被読み取り部Ａ
で反射された光のうち、基板１０に対して略平行な光が
光源１１に遮られることなく真っ直ぐにＳＬＡ１３に入
射するので、原稿面４０ａを基板１０に対して略垂直に
配置して読み取る型のイメージスキャナに用いることが
できる。

【００２１】例えば、この密着型イメージセンサを据置
き密着型のイメージスキャナに用いた場合において、そ
のイメージスキャナの端面における原稿４０移動型の読
み取りを行うことができ、またこの密着型イメージセン
サを直立密着型のハンドスキャナに用いて読み取りを行
うことが可能となる。なお、図１ではイメージスキャナ
に搭載して端面読み取りを行う場合の密着型イメージセ
ンサの配置状態を示しているが、直立密着型のハンドス
キャナに搭載した場合の密着型イメージセンサの配置状
態は、光源１１側を下にして基板１０を直立にした状態
となる。

【００２２】図２は本発明の密着型イメージセンサの他
の例を示した断面図であり、上記実施例とはカバーガラ
ス２５の形状、及び反射板１６の取り付け位置が異なっ
ている。すなわち、カバーガラス２５は断面略三角形を
なし、反射板１６はカバーガラス２５のＳＬＡ１３とは
反対側の斜辺内側に、ＳＬＡ１３からの出射光が下方に
向けて略９０度折り曲げられるように取り付けられてい
る。

【００２３】このような密着型イメージセンサでは、カ
バーガラス２５をＳＬＡ１３に対して平行移動させて反
射板１６による光の反射角度の調整を行う場合、カバー
ガラス２５は断面略三角形であるので、反射角度が大き
くかわらず微調整がよりし易いものとなる。従って、上
記した密着型イメージセンサと同様にＳＬＡ１３から出
射された光は、カバーガラス２５を通過して反射板１６
で下方に向けて略９０度折り曲げられ、ＣＣＤ受光素子
１４上により精度良く正立等倍に結像されることとな
る。なお、本実施例ではＳＬＡ１３からの出射光が例え
ば下方に向けて略９０度に折れ曲がるように反射板１６
を配置した場合について述べたが、光の反射角度はこの
角度に限定されないのは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の密着型イメ
ージセンサによれば、ＣＣＤ受光素子を保護するカバー
ガラスを設け、そのカバーガラスに反射板を密着状態で
取り付けるので、レンズアレイを基板に密着状態で設け
た状態においても前記反射板の設置が可能となる。従っ
て、前記ＣＣＤ受光素子の受光面が保護され、かつ前記
基板から前記レンズアレイの前記基板と反対側の面間の
薄型化を図ることができ、操作性の良いものとなる。

【００２５】また本発明の密着型イメージセンサでは、
前記カバーガラスをＳＬＡに対して平行移動させること
で光の反射角度の微調整を容易に行うことができる反射
板を一つ搭載しただけなので、原稿面で反射された光を
精度良く前記ＣＣＤ受光素子に結像することができる。
さらに、前記レンズアレイや前記ＣＣＤ受光素子等の設
置面とは反対の基板の面側に前記光源を設けたので、前
記基板に対して略垂直に配置した状態の原稿面の読み取
りができる。従って、据置き密着型のイメージスキャナ
に用いた場合における端面読み取りが可能であり、また
直立密着型のハンドスキャナに用いた場合の読み取りが
できる優れた密着型イメージセンサを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密着型イメージセンサの一例を示した
断面図である。

【図２】本発明の密着型イメージセンサの他の例を示し
た断面図である。

【図３】従来の密着型イメージセンサの一例を示した断
面図である。

【符号の説明】

１０ 基板 １１ 光源 １３ ＳＬＡ（セルフォックレンズアレイ） １４ ＣＣＤ受光素子 １５、２５ カバーガラス １６ 反射板 ４０ａ 原稿面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−233863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−51758（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−175015（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−87268（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−66933（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−260248（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−94045（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−168757（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−64863（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−7256（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−48765（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 1/028

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原稿面に対して略垂直に配置される基板
   と、 その基板の一方の面側に設けられ、前記原稿面に光を照
   射するための光源と、 前記基板の他方の面側に取り付けられて、前記原稿面に
   より反射された光を受光して集束させ、出射するための
   レンズアレイと、 前記基板の他方の面側で、かつ前記レンズアレイで集束
   された光の出射側に配置され、前記レンズアレイからの
   出射光を受光して電気信号に変換するためのＣＣＤ受光
   素子と、 該ＣＣＤ受光素子を覆う状態で、かつ前記レンズアレイ
   に対して平行移動可能に設けられたカバーガラスと、 そのカバーガラスに密着状態で取り付けられ、前記レン
   ズアレイからの出射光を前記ＣＣＤ受光素子に導くため
   の反射板とからなることを特徴とする密着型イメージセ
   ンサ。