JP3465721B2 - Image sensor and method of manufacturing the same - Google Patents

Image sensor and method of manufacturing the same

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JP3465721B2
JP3465721B2 JP14441694A JP14441694A JP3465721B2 JP 3465721 B2 JP3465721 B2 JP 3465721B2 JP 14441694 A JP14441694 A JP 14441694A JP 14441694 A JP14441694 A JP 14441694A JP 3465721 B2 JP3465721 B2 JP 3465721B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本願発明は、イメージセンサおよ
びその製造方法に関し、特に、複数の発光素子から原稿
面に向かって照射される照明光の照度を高め、あるいは
照度偏差を減少させるための技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a technique for increasing the illuminance of illumination light emitted from a plurality of light emitting elements toward a document surface or reducing the illuminance deviation. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来におけるイメージセンサの一般的な
構造は、図7に示すように、略矩形状のフレーム50の
一面にガラス等の透明板51を配置し、プラテン52等
によりバックアップされた読み取り原稿53を、上記透
明板51の表面に直接的に接触させながら搬送するよう
になっている。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 7, a general structure of a conventional image sensor is such that a transparent plate 51 such as glass is arranged on one surface of a substantially rectangular frame 50, and reading is backed up by a platen 52 or the like. The original 53 is conveyed while directly contacting the surface of the transparent plate 51.

【0003】上記フレーム50内には、読み取り原稿5
3に向けて照明光を照射する発光素子54と、上記読み
取り原稿53からの反射光を正立等倍に集光させるレン
ズアレイ55と、このレンズアレイ55により集光され
た光を受光する受光素子56とが配設されている。
In the frame 50, the read original 5 is read.
3, a light emitting element 54 that illuminates illumination light, a lens array 55 that condenses the reflected light from the read document 53 to an upright equal magnification, and a light receiving that receives the light condensed by this lens array 55. And an element 56.

【0004】上記発光素子54は、光源用基板57上に
おいて紙面と直交する方向に複数個列状に搭載されてい
る。また、上記受光素子56が搭載されている駆動用基
板58上には、受光素子56の駆動ならびにその受光信
号の処理等を行う各種電子部品59が実装されている。
A plurality of the light emitting elements 54 are mounted on the light source substrate 57 in a row in a direction orthogonal to the plane of the drawing. Further, on the drive substrate 58 on which the light receiving element 56 is mounted, various electronic components 59 for driving the light receiving element 56 and processing the light reception signal thereof are mounted.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
イメージセンサによれば、複数の発光素子54からそれ
ぞれ独立して発せられた照明光が、直接的に読み取り原
稿53に対して照射される構造であるため、原稿面読み
取り位置53aにおいて照度の偏差ないしバラツキが生
じることになる。
By the way, according to the above-mentioned conventional image sensor, the illumination light independently emitted from the plurality of light emitting elements 54 is directly applied to the read original 53. Therefore, the deviation or variation of the illuminance occurs at the document surface reading position 53a.

【0006】詳しくは、図8(b) にその概略を示すよう
に、各発光素子54から発せられた照明光Lは、原稿面
読み取り位置53aにおける各照射範囲rの中央部の照
度が高いのに対して、その両側端部の照度は低くなる。
これに起因して、図8(a) に示すように、その照度分布
曲線W1は大きな振幅の波形状となり、上記読み取り原
稿53に照射される光量に大きなバラツキが生じ、読み
取り性能が悪化するという不具合を招く。
More specifically, as shown schematically in FIG. 8B, the illumination light L emitted from each light emitting element 54 has a high illuminance at the central portion of each irradiation range r at the document surface reading position 53a. On the other hand, the illuminance at both ends is low.
Due to this, as shown in FIG. 8A, the illuminance distribution curve W1 has a wavy shape with a large amplitude, which causes a large variation in the amount of light applied to the read document 53, which deteriorates the reading performance. It causes trouble.

【0007】なお、このような問題に対処するには、上
記各発光素子54と原稿面読み取り位置53aとの離間
寸法を長く設定すること、あるいは上記発光素子54の
搭載個数を増加することが考えられる。しかしながら、
前者の場合には、原稿面読み取り位置53aにおける照
度が不足して良好な読み取り性能が得られず、また後者
の場合には、十分な照度が得られるもののコストの高騰
を招くことになる。
In order to deal with such a problem, it is considered to set the distance between the light emitting elements 54 and the document surface reading position 53a to be long or to increase the number of the light emitting elements 54 mounted. To be However,
In the former case, the illuminance at the document surface reading position 53a is insufficient, and good reading performance cannot be obtained. In the latter case, sufficient illuminance can be obtained, but the cost rises.

【0008】本願発明は、上述の事情のもとで考え出さ
れたものであって、複数の発光素子から原稿面に向かっ
て照射される照明光の照度不足を招くことなく、原稿面
読み取り位置における照度分布の均一化を図ることをそ
の課題とする。
The invention of the present application was conceived under the above circumstances, and the original surface reading position can be achieved without causing the illuminance of illumination light emitted from a plurality of light emitting elements toward the original surface to be insufficient. The problem is to make the illuminance distribution in the field uniform.

【0009】[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、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

【0010】すなわち、本願の請求項1に記載した発明
は、フレームの内部に離散的に配置された複数の発光素
子を備えるとともに、これらの発光素子から発せられた
照明光を読み取り原稿面で反射させた後、その反射光を
光学的結像系を介して主走査方向に配列された受光素子
で受光させるように構成したイメージセンサにおいて、
上記複数の発光素子から上記読み取り原稿面に至る光路
の途中に、これらの発光素子からそれぞれ発せられた複
数の照明光の原稿面読み取り位置における主走査方向に
ついての照度均一化作用および副走査方向についての照
度増大作用を行なうべく、各発光素子と対応させて、複
数の凸レンズ部材介装されており、 上記複数の凸レン
ズ部材は、上記複数の発光素子から発せられた照明光の
原稿読み取り位置における照度偏差データに基づいて、
主走査方向および副走査方向の双方向についての湾曲曲
率が決定されていることを特徴としている。
That is, the invention according to claim 1 of the present application is provided with a plurality of light emitting elements which are discretely arranged inside the frame, and the illumination light emitted from these light emitting elements is reflected on the surface of the reading original. After that, in the image sensor configured to receive the reflected light by the light receiving elements arranged in the main scanning direction via the optical imaging system,
Along the optical path from the plurality of light emitting elements to the reading document surface, in the main scanning direction at the document surface reading position of the plurality of illumination lights emitted from these light emitting elements, respectively.
Illuminance equalizing effect and illumination in the sub-scanning direction
In order to perform time increasing action, in correspondence with each light-emitting element, it is interposed convex lens member of the double <br/> number, the plurality of convex lens
Is a member of the illumination light emitted from the plurality of light emitting elements.
Based on the illuminance deviation data at the document reading position,
Curvature in both main and sub-scanning directions
Characterized by the rate being determined .

【0011】[0011]

【0012】そして、上記レンズ部材の所定箇所には、
その透過率を部分的に低下させるつや消しまたはマスク
が施されていることが好ましい(請求項2)。
Then, at a predetermined position of the lens member,
It is preferable that a matte or mask that partially reduces the transmittance is applied (claim 2).

【0013】また、上記レンズ部材と上記フレームと
は、一体化して形成されていることが好ましい(請求項
3)。
Further, it is preferable that the lens member and the frame are integrally formed (claim 3).

【0014】なお、上記フレームの一端面側に、上記読
み取り原稿面が接触する光ファイバーアレイプレートを
配設し、このプレートの光ファイバーアレイ部を、上記
光学的結像系とすることができる(請求項4)。
An optical fiber array plate with which the surface of the read document comes into contact is disposed on one end surface side of the frame, and the optical fiber array portion of this plate can be used as the optical imaging system. 4).

【0015】一方、本願の請求項5に記載した発明は、
上記請求項1ないし4のいずれかに記載したイメージセ
ンサの製造方法であって、上記複数の発光素子から発せ
られた照明光の原稿面読み取り位置における照度偏差を
測定するステップと、上記測定された照度偏差データに
基づいて上記レンズ部材の形状を決定し、この形状に合
致するように上記レンズ部材を成形するステップと、を
少なくとも含むことを特徴としている。
On the other hand, the invention described in claim 5 of the present application is
A method of manufacturing an image sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein a step of measuring an illuminance deviation at a document surface reading position of illumination light emitted from the plurality of light emitting elements, Determining the shape of the lens member based on the illuminance deviation data, and molding the lens member so as to match the shape.

【0016】そして、この場合には、上記レンズ部材を
成形するステップにおいて、上記フレームと上記レンズ
部材とを射出成形により一体的に成形することが好まし
い(請求項6)。
In this case, it is preferable that in the step of molding the lens member, the frame and the lens member are integrally molded by injection molding (claim 6).

【0017】[0017]

【発明の作用および効果】上記請求項1に記載した発明
によれば、フレーム内に配設されている複数の発光素子
から読み取り原稿面に至る光路の途中に、所定の作用を
行うレンズ部材を介設したから、このレンズ部材が有し
ている光学的特性に起因して、各発光素子から原稿面読
み取り位置に至った照明光の照度の均一化または/およ
び照度の増大が可能になる。
According to the invention described in claim 1, a lens member performing a predetermined function is provided in the optical path from the plurality of light emitting elements arranged in the frame to the reading document surface. Because of the interposition, the illuminance of the illumination light from each light emitting element to the original surface reading position can be made uniform and / or increased due to the optical characteristics of this lens member.

【0018】詳しくは、原稿面読み取り位置におけるそ
れぞれの照明光の照射範囲の中央部のみならず両側端部
についても、上記レンズ部材が備えているレンズ機能で
ある光屈折作用あるいは集光作用等に伴ってその照度が
増大する。したがって、照射範囲全域における照度分布
のバラツキが可及的に小さくなるばかりでなく、全体と
しての照度が高められる。
More specifically, not only the central portion of the irradiation area of each illumination light at the document surface reading position but also the both end portions are provided with the lens function of the lens member such as the light refracting action or the light condensing action. The illuminance increases accordingly. Therefore, not only the variation in the illuminance distribution in the entire irradiation range is reduced as much as possible, but also the illuminance as a whole is increased.

【0019】このように、従来は何も存在していなかっ
た箇所に、レンズ部材を配設したことにより、発光素子
と原稿面読み取り位置との離間寸法を長くすることな
く、しかも発光素子の個数を増加させることなく、照度
の増大ならびに均一化が実現され、イメージセンサの読
み取り性能や品質が効果的に向上する。
As described above, by disposing the lens member in a place where nothing has existed in the past, the distance between the light emitting element and the reading surface of the original is not lengthened, and the number of light emitting elements is increased. The illuminance can be increased and the illuminance can be made uniform without increasing the value, and the reading performance and quality of the image sensor can be effectively improved.

【0020】そして、上記のような照度増大および均一
化作用を行い得るレンズ部材の基本的な形状は、より具
体的には、主走査方向と副走査方向との双方向に対して
それぞれ所定の曲率で湾曲する凸レンズ形状である。詳
述すると、たとえば一方向に対してのみ所定の曲率で湾
曲する円柱または半円柱形状にするのではなく、上記双
方向に対して湾曲するたとえば近似的球面部分を有する
形状にするのである。この場合には、片凸レンズ部材で
あっても、上記の作用効果をある程度は期待できるが、
両凸レンズ部材とすることがより好ましい。
The basic shape of the lens member capable of increasing and uniformizing the illuminance as described above is, more specifically, a predetermined shape in each of the main scanning direction and the sub-scanning direction. It has a convex lens shape that is curved with a curvature. More specifically, for example, the shape is not a cylinder or a semi-cylindrical shape that is curved with a predetermined curvature in only one direction, but is a shape having, for example, an approximate spherical portion that is curved in both directions. In this case, even with a single-convex lens member, the above-mentioned effects can be expected to some extent.
It is more preferable to use a biconvex lens member.

【0021】また、上記請求項2に記載した発明のよう
に、上記レンズ部材の所定箇所につや消しあるいはマス
クを施すことにより、たとえば不要な部分、具体例とし
ては照明光の照射幅を所要寸法に設定する上で不要な部
分について、透過率が低下することになる。これによ
り、レンズ部材から原稿面読み取り位置に到達する照明
光の広がり度合いを適切に調整できることになる。
Further, as in the invention described in claim 2, by frosting or masking a predetermined portion of the lens member, for example, an unnecessary portion, specifically, an irradiation width of illumination light can be made to have a required size. The transmittance will be reduced for the unnecessary portions for setting. This makes it possible to properly adjust the degree of spread of the illumination light that reaches the document surface reading position from the lens member.

【0022】さらに、上記請求項3に記載した発明のよ
うに、レンズ部材とフレームとを一体的に形成すれば、
その製造が極めて容易化される。すなわち、レンズ部材
を別途設けたにも拘らず、そ製造時における作業工数な
いし取り付け等の工数は増加せず、したがって製造コス
トの上昇も抑制できることになる。
Further, as in the invention described in claim 3, if the lens member and the frame are integrally formed,
Its manufacture is greatly facilitated. That is, even though the lens member is separately provided, the number of man-hours required for manufacturing or the number of man-hours for mounting the lens member does not increase, so that the manufacturing cost can be prevented from increasing.

【0023】なお、上記請求項4に記載した発明のよう
に、光ファイバーアレイプレートの光ファイバーアレイ
部を、光学的結像系として有効利用すれば、従来のよう
に正立等倍型あるいは屈折率分布型のレンズアレイを使
用する必要がなくなる。これにより、高価なレンズアレ
イが不要になるとともに、その共役長ないし結像距離の
確保が不要になり、低価格化や小型化を図るための一助
になる。
When the optical fiber array portion of the optical fiber array plate is effectively used as an optical image forming system as in the invention described in claim 4, as in the conventional case, an erecting equal-magnification type or a refractive index distribution is used. Eliminating the need to use mold lens arrays. This eliminates the need for an expensive lens array, and also makes it unnecessary to secure the conjugate length or the image forming distance thereof, which helps to achieve cost reduction and downsizing.

【0024】一方、上記請求項5に記載した発明は、上
記の構造を備えたイメージセンサの製造方法、特にレン
ズ部材およびその周辺の構成要素の製造方法に係るもの
である。これによれば、上記レンズ部材を成形するに際
して、まず発光素子から発せられた照明光の照度偏差を
測定しておき、この測定結果に基づいてレンズ部材の形
状を決定するものであるから、上記レンズ部材の形状が
現実の照度偏差に対応したものになる。したがって、レ
ンズ部材による照度分布の均一化はより確実に行われ
る。
On the other hand, the invention described in claim 5 relates to a method of manufacturing an image sensor having the above-mentioned structure, particularly a method of manufacturing a lens member and its peripheral components. According to this, when molding the lens member, first, the illuminance deviation of the illumination light emitted from the light emitting element is measured, and the shape of the lens member is determined based on the measurement result. The shape of the lens member corresponds to the actual illuminance deviation. Therefore, the illuminance distribution is made uniform by the lens member more reliably.

【0025】さらに、上記請求項6に記載した発明のよ
うに、上記レンズ部材の成形に際しては、射出成形によ
りフレームと一体的に形成することが、成形加工の容易
化や既述の製造コスト上の問題等を勘案すれば、より好
ましいものである。
Further, as in the invention described in claim 6, when the lens member is molded, it is preferable that the lens member is integrally formed with the frame by injection molding in order to facilitate the molding process and the above-mentioned manufacturing cost. It is more preferable in consideration of the above problem.

【0026】[0026]

【実施例の説明】以下、本願発明の好ましい実施例を、
図面を参照しつつ具体的に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The preferred embodiments of the present invention will be described below.
A specific description will be given with reference to the drawings.

【0027】図1は本願発明に係るイメージセンサの全
体構成を示す縦断正面図である。同図に示すように、こ
のイメージセンサ1の概略構成は、一体形成されたフレ
ーム2の上面側に、光ファイバーアレイプレート3が配
設されており、プラテン4等によりバックアップされた
読み取り原稿5は、上記光ファイバーアレイプレート3
の表面に接触した状態で搬送される構成である。
FIG. 1 is a vertical sectional front view showing the overall structure of an image sensor according to the present invention. As shown in FIG. 1, the image sensor 1 has a schematic structure in which an optical fiber array plate 3 is arranged on the upper surface side of a frame 2 formed integrally, and a read original 5 backed up by a platen 4 or the like is The optical fiber array plate 3
It is configured to be transported while being in contact with the surface of the.

【0028】上記フレーム2の下方隅部には、傾斜状に
光源用基板6が取り付けられており、この光源用基板6
上に、複数のLED素子等の発光素子7が列状に搭載さ
れている。上記発光素子7から上記読み取り原稿5に至
る光路の途中には、フレーム2の一部を構成するレンズ
部8が介在されている。このレンズ部8は、後述する照
度均一化作用および照度増大作用を行うものである。
A light source substrate 6 is attached to the lower corner of the frame 2 in an inclined shape.
Light emitting elements 7 such as a plurality of LED elements are mounted on the top in a row. A lens portion 8 forming a part of the frame 2 is interposed in the optical path from the light emitting element 7 to the read document 5. The lens portion 8 performs an illuminance uniformizing action and an illuminance increasing action which will be described later.

【0029】図2に示すように、上記レンズ部8は複数
個が多連状に形成されており、この各レンズ部8は、上
記複数の発光素子7の発光側にそれぞれ対応して形成さ
れている。そして、上記レンズ部8は、主走査方向(a
−a方向)に対して表裏両面が所定の曲率で湾曲する両
凸形状に形成されているとともに、副走査方向(a−a
と直交する方向)に対しても同様に両凸形状に形成され
ている(図1参照)。なお、この実施例では、上記レン
ズ部8の裏面側が表面側よりも主走査方向における曲率
半径が小さく設定されている(図5参照)。
As shown in FIG. 2, a plurality of lens portions 8 are formed in a multi-row shape, and each lens portion 8 is formed corresponding to the light emitting side of each of the plurality of light emitting elements 7. ing. The lens unit 8 is arranged in the main scanning direction (a
Both the front and back sides are formed in a biconvex shape with a predetermined curvature with respect to the (-a direction), and the sub-scanning direction (aa)
Similarly, a biconvex shape is also formed in the direction (orthogonal direction) (see FIG. 1). In this embodiment, the radius of curvature in the main scanning direction is set smaller on the back surface side of the lens portion 8 than on the front surface side (see FIG. 5).

【0030】上記各レンズ部8を成形するに際しては、
予め上記各発光素子7から発せられた照明光の原稿面読
み取り位置5aにおける照度偏差を照度測定手段を用い
て測定し、この測定した照度偏差データに基づいて、そ
の偏差ないしバラツキが可及的に低減されるように上記
レンズ部8の形状を決定する。そして、この決定した形
状に対応する金型等を製作し、この金型等を用いて上記
レンズ部8の成形ならびにフレーム2の成形が行われ
る。
When molding the above-mentioned lens portions 8,
The illuminance deviation of the illumination light emitted from each of the light emitting elements 7 at the document surface reading position 5a is measured in advance by using an illuminance measuring means, and the deviation or variation is possible based on the measured illuminance deviation data. The shape of the lens part 8 is determined so as to be reduced. Then, a mold or the like corresponding to the determined shape is manufactured, and the lens part 8 and the frame 2 are molded using the mold or the like.

【0031】上記レンズ部8が一体化されたフレーム2
の材質としては、透光性を有するアクリルやポリカーボ
ネイトが適しているが、その他の樹脂等を使用すること
も可能である。また、その成形方法についても、特に限
定されるわけではないが、射出成形法が適している。
Frame 2 in which the lens portion 8 is integrated
As the material of the above, translucent acrylic or polycarbonate is suitable, but other resins or the like can also be used. The molding method is also not particularly limited, but the injection molding method is suitable.

【0032】一方、図3および図4に示すように、上記
光ファイバーアレイプレート3は、透明ガラス等のプレ
ート部9の幅方向中間部を長手方向に沿って配列された
光ファイバーアレイ部10を備えている。この光ファイ
バーアレイ部10は、多数本の光ファイバーケーブル1
0aの束であり、各ケーブル10aの相互間には、透光
性を有する樹脂あるいはガラスが充填されている。した
がって、図4に一点鎖線で示すように、光は上記各ケー
ブル10a相互間の透光性充填部を介して読み取り原稿
5の原稿面読み取り位置5aに照射可能とされている。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the optical fiber array plate 3 is provided with an optical fiber array portion 10 in which the middle portion in the width direction of the plate portion 9 such as transparent glass is arranged along the longitudinal direction. There is. The optical fiber array unit 10 includes a large number of optical fiber cables 1
A bundle of 0a, and a resin or glass having translucency is filled between the cables 10a. Therefore, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4, light can be applied to the original surface reading position 5a of the original 5 to be read through the translucent filling portion between the cables 10a.

【0033】上記光ファイバーアレイプレート3の裏面
における光ファイバーアレイ部10の近傍には、二種類
の透明電極パターン11,12が形成されているととも
に、その裏側に上記読み取り原稿5からの反射光を受光
する受光素子13が取り付け保持されている。上記受光
素子13は、紙面と直交する方向に複数個が列状に配置
されており、これらの受光素子13を装着した基板14
は、その電極上に形成したバンプ15,16を上記透明
電極パターン11,12にそれぞれ圧着等の手法を用い
て接合させることにより、上記光ファイバーアレイプレ
ート3に保持されている。
Two types of transparent electrode patterns 11 and 12 are formed on the back surface of the optical fiber array plate 3 in the vicinity of the optical fiber array portion 10, and the reflected light from the read original 5 is received on the back side thereof. The light receiving element 13 is attached and held. A plurality of the light receiving elements 13 are arranged in a line in a direction orthogonal to the paper surface, and a substrate 14 on which these light receiving elements 13 are mounted is mounted.
Are held on the optical fiber array plate 3 by bonding the bumps 15 and 16 formed on the electrodes to the transparent electrode patterns 11 and 12 by a method such as pressure bonding.

【0034】上記光ファイバーアレイ部10の裏面側に
は、上記受光素子13および基板14を覆う透明樹脂等
の保護層17が形成されており、これにより、上記受光
素子13の保護、および基板14のプレート3に対する
接合強度の強化が図られている。また、上記光ファイバ
ーアレイ部10の裏面側は、受光素子13に至る光透過
部分が主走査方向に沿う所定細幅の帯状領域となるよう
に、黒色等の非透光性を有するマスク18,19により
覆われている。
On the back surface side of the optical fiber array portion 10, a protective layer 17 such as a transparent resin covering the light receiving element 13 and the substrate 14 is formed, which protects the light receiving element 13 and the substrate 14. The joint strength with respect to the plate 3 is enhanced. Further, on the back surface side of the optical fiber array portion 10, masks 18 and 19 having a non-light-transmitting property such as black are provided so that a light transmitting portion reaching the light receiving element 13 becomes a strip-shaped region having a predetermined narrow width along the main scanning direction. Are covered by.

【0035】なお、図1に示すように、上記フレーム2
の下端面には、駆動用基板20が取り付けられていると
ともに、この駆動用基板20には、上記受光素子13か
らフレキシケーブル21を介して送出される受光信号を
処理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22が搭載されている。
As shown in FIG. 1, the frame 2
A drive substrate 20 is attached to the lower end surface of the drive substrate 20. The drive substrate 20 has a bypass capacitor and an operational amplifier for processing a light reception signal transmitted from the light receiving element 13 via the flex cable 21. , Or electronic components 22 such as switches are mounted.

【0036】次に、上記実施例の作用を、フレーム2に
一体形成された上記レンズ部8の光学的特性に重点を置
いて説明する。
Next, the operation of the above-described embodiment will be described by focusing on the optical characteristics of the lens portion 8 integrally formed on the frame 2.

【0037】図5は、1個の発光素子7に対応する上記
レンズ部8の光学的特性を模式的に示すものである。同
図に示すように、たとえば発光素子7の主走査方向にお
ける3つの点x,y,zから光が発せられた場合につい
て考察すれば、各点からの光は、上記レンズ部8の裏面
における入射角およびレンズ部8の屈折率の影響によ
り、上記光ファイバーアレイ部10すなわち原稿面読み
取り位置5aに達した時点で、それぞれが所定の位置に
おいて集光される。
FIG. 5 schematically shows the optical characteristics of the lens portion 8 corresponding to one light emitting element 7. As shown in the figure, for example, considering the case where light is emitted from three points x, y, z in the main scanning direction of the light emitting element 7, the light from each point is on the back surface of the lens portion 8. Due to the influence of the incident angle and the refractive index of the lens unit 8, when the optical fiber array unit 10, that is, the document surface reading position 5a, is reached, each is focused at a predetermined position.

【0038】その集光度合いは、たとえば上記の点xか
ら発せられた光の原稿面読み取り位置5aにおける集光
部Xの照度が100%であると仮定すると、点yから発
せられた光の集光部Yにおける照度は90%、点zから
発せられた光の集光部Zにおける照度は80%になる。
したがって、上記発光素子7の発光部全域から発せられ
る照明光の上記原稿面読み取り位置5aにおける照度の
バラツキは100%〜80%の範囲内程度に収まること
になり、そのバラツキの度合いは極めて小さなものにな
る。
Assuming that the illuminance of the condensing portion X at the original surface reading position 5a of the light emitted from the point x is 100%, the degree of condensing of the light emitted from the point y is determined. The illuminance at the light portion Y is 90%, and the illuminance at the condensing portion Z of the light emitted from the point z is 80%.
Therefore, the variation in the illuminance of the illumination light emitted from the entire light emitting portion of the light emitting element 7 at the document surface reading position 5a is within the range of 100% to 80%, and the degree of the variation is extremely small. become.

【0039】加えて、上記の点zから発せられた光の集
光部Zの位置は、この光が直進する場合と比較して、集
光部Xから遠ざかることになり、したがって上記レンズ
部8を介在させない場合と比較して、主走査方向におけ
る照射幅L1が広くなる。これにより、上記発光素子7
の配列個数を比較的少なくしても、上記原稿面読み取り
位置5aの全域にわたる照度を十分なものにすることが
できる。
In addition, the position of the light condensing portion Z of the light emitted from the point z is farther from the light condensing portion X as compared with the case where the light goes straight. The irradiation width L1 in the main scanning direction becomes wider than that in the case where no laser beam is interposed. Thereby, the light emitting device 7
Even with a relatively small number of arrangements, the illuminance over the entire area of the document surface reading position 5a can be made sufficient.

【0040】以上のような各レンズ部8による光学的特
性を模式的に描写すれば、図6(b)に示すような状態に
なるが、このような各レンズ部8の作用による最適な照
射幅L1を得るには、上記レンズ部8の表裏面の形状お
よびその材質に起因する屈折率の大きさを、図5に示す
ような特性が得られるように設定しておく必要がある。
加えて、上記一体化されているレンズ部8の光透過率を
つや消しあるいはマスクにより低下させる箇所の範囲、
すなわち各レンズ部8の連結部分の光透過率低下箇所の
範囲等についても、適切に設定しておく必要がある。
If the optical characteristics of each lens unit 8 as described above are schematically depicted, the state as shown in FIG. 6B is obtained. Optimal irradiation by the action of each lens unit 8 as described above. In order to obtain the width L1, it is necessary to set the shape of the front and back surfaces of the lens portion 8 and the magnitude of the refractive index due to the material thereof so as to obtain the characteristics shown in FIG.
In addition, the range of the portion where the light transmittance of the integrated lens portion 8 is matted or lowered by a mask,
That is, it is also necessary to appropriately set the range of the light transmittance lowering portion of the connecting portion of each lens portion 8 and the like.

【0041】そして、各発光素子7からの光がレンズ部
8を通過して上記のような光学的作用を受けることによ
り、図6(a) に実線で示すようなバラツキの少ない均一
化された照度分布特性曲線Wが得られる。そして、この
照度分布特性曲線Wは、同図に鎖線で示す従来の照度分
布特性曲線W1と比較すれば、照度分布のバラツキが極
めて小さくなっていることが明らかである。これに加え
て、既述のレンズ部8の集光作用によりその照度も高め
られており、結果的には、上記原稿面読み取り位置5a
の全域にわたる照度分布の均一化および照度の向上が図
られる。
Then, the light from each light emitting element 7 passes through the lens portion 8 and is subjected to the above-mentioned optical action, so that the light is made uniform with little variation as shown by the solid line in FIG. 6 (a). An illuminance distribution characteristic curve W is obtained. Further, it is clear that the illuminance distribution characteristic curve W has a very small variation in the illuminance distribution as compared with the conventional illuminance distribution characteristic curve W1 shown by the chain line in the figure. In addition to this, the illuminance is increased by the condensing action of the lens unit 8 described above, and as a result, the document surface reading position 5a is obtained.
It is possible to make the illuminance distribution uniform and improve the illuminance.

【0042】なお、上記実施例は、光ファイバーアレイ
プレート3を使用したイメージセンサ1に本願発明を適
用したものであるが、これとは別に、たとえば図7に示
すような構成を備えたイメージセンサについても、透明
板51と発光素子54との間にレンズ部を介設すること
により、同様に本願発明を適用することが可能である。
In the above embodiment, the invention of the present application is applied to the image sensor 1 using the optical fiber array plate 3. In addition to this, for example, an image sensor having a structure as shown in FIG. Also, by providing a lens portion between the transparent plate 51 and the light emitting element 54, the present invention can be similarly applied.

【0043】また、上記レンズ部は、フレームと一体的
に形成されたものであるが、この両者を別体として形成
してもよく、またレンズ部自体もそれぞれの発光素子に
対応する部分を別々に独立した状態で形成してもよい。
Although the lens portion is formed integrally with the frame, it may be formed as a separate body, and the lens portion itself has separate portions corresponding to the respective light emitting elements. It may be formed independently.

【0044】さらに、上記実施例におけるレンズ部の形
状は、表裏両面がそれぞれ主走査方向および副走査方向
の双方向に対して所定の曲率で湾曲する両凸レンズ形状
であるが、たとえば表面または裏面のいずれか一方のみ
が上記双方向に対して湾曲する片凸レンズ形状(一方の
面は平面あるは円柱面)であっても、他方の面の曲率や
その屈折率を適切なものとすれば、上記と同様の作用効
果を得ることも可能である。
Further, the shape of the lens portion in the above embodiment is a biconvex lens shape in which both the front and back surfaces are curved with a predetermined curvature in both the main scanning direction and the sub scanning direction. Even if only one of them has a single-convex lens shape that is curved in both directions (one surface is a flat surface or a cylindrical surface), if the curvature of the other surface and its refractive index are appropriate, It is also possible to obtain the same effect as.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本願発明に係るイメージセンサの実施例を示す
要部縦断正面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional front view of an essential part showing an embodiment of an image sensor according to the present invention.

【図2】図1のA−A線に沿って切断した概略縦断側面
図である。
FIG. 2 is a schematic vertical sectional side view taken along the line AA of FIG.

【図3】上記イメージセンサの原稿面読み取り位置近傍
の構成を示す要部概略斜視図である。
FIG. 3 is a schematic perspective view of a main part showing a configuration near a document surface reading position of the image sensor.

【図4】上記原稿面読み取り位置近傍における光路を示
す要部縦断正面図である。
FIG. 4 is a vertical sectional front view of an essential part showing an optical path in the vicinity of the original surface reading position.

【図5】上記イメージセンサの構成要素であるレンズ部
材の光特性を示す概略側面図である。
FIG. 5 is a schematic side view showing optical characteristics of a lens member that is a constituent element of the image sensor.

【図6】上記イメージセンサの作用を示すものであり、
図6(a) は照明光の特性曲線を示すグラフ、図6(b) は
照明光の照射状態を示す概略側面図である。
FIG. 6 shows the operation of the image sensor,
FIG. 6A is a graph showing a characteristic curve of illumination light, and FIG. 6B is a schematic side view showing an irradiation state of illumination light.

【図7】従来のイメージセンサの構成を示す概略縦断正
面図である。
FIG. 7 is a schematic vertical sectional front view showing the configuration of a conventional image sensor.

【図8】上記従来のイメージセンサの作用を示すもので
あり、図8(a) は照明光の特性曲線を示すグラフ、図8
(b) は照明光の照射状態を示す概略側面図である。
8A and 8B show the operation of the conventional image sensor, and FIG. 8A is a graph showing a characteristic curve of illumination light.
(b) is a schematic side view showing an irradiation state of illumination light.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 イメージセンサ 2 フレーム 3 光ファイバーアレイプレート 5 読み取り原稿 5a 読み取り原稿面位置 7 発光素子 8 レンズ部材(レンズ部) 10 光学的結像系(光ファイバーアレイ部) 13 受光素子 1 image sensor 2 frames 3 Optical fiber array plate 5 Read original 5a Scanning document surface position 7 Light emitting element 8 Lens member (lens part) 10 Optical imaging system (optical fiber array section) 13 Light receiving element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−230619(JP,A) 特開 平2−105773(JP,A) 特開 平4−172762(JP,A) 特開 平5−56225(JP,A) 特開 平5−252342(JP,A)   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page       (56) References JP-A-60-230619 (JP, A)                 JP-A-2-105773 (JP, A)                 JP-A-4-172762 (JP, A)                 JP-A-5-56225 (JP, A)                 JP-A-5-252342 (JP, A)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 フレームの内部に離散的に配置された複
数の発光素子を備えるとともに、これらの発光素子から
発せられた照明光を読み取り原稿面で反射させた後、そ
の反射光を光学的結像系を介して主走査方向に配列され
た受光素子で受光させるように構成したイメージセンサ
において、 上記複数の発光素子から上記読み取り原稿面に至る光路
の途中に、これらの発光素子からそれぞれ発せられた複
数の照明光の原稿面読み取り位置における主走査方向に
ついての照度均一化作用および副走査方向についての照
度増大作用を行なうべく、各発光素子と対応させて、複
数の凸レンズ部材介装されており、 上記複数の凸レンズ部材は、上記複数の発光素子から発
せられた照明光の原稿読み取り位置における照度偏差デ
ータに基づいて、主走査方向および副走査方向の双方向
についての湾曲曲率が決定されている ことを特徴とす
る、イメージセンサ。
1. A frame is provided with a plurality of light emitting elements arranged discretely, and after illuminating light emitted from these light emitting elements is reflected on a reading original surface, the reflected light is optically combined. In an image sensor configured to receive light by light receiving elements arranged in the main scanning direction via an image system, these light emitting elements emit light in the middle of an optical path from the plurality of light emitting elements to the reading document surface. In the main scanning direction at the original surface reading position of multiple illumination lights
Illuminance equalizing effect and illumination in the sub-scanning direction
In order to perform time increasing action, in correspondence with the respective light emitting elements, multiple <br/> number of the convex lens member is interposed, the plurality of convex lenses members, originating from the plurality of light emitting elements
Illuminance deviation data of the illuminated light at the original reading position
Bidirectional in the main scanning direction and the sub scanning direction based on the data
An image sensor, characterized in that the curvature of curvature is determined .
【請求項2】 上記レンズ部材の所定箇所には、その透
過率を部分的に低下させるつや消しまたはマスクが施さ
れている、請求項1に記載のイメージセンサ。
2. The image sensor according to claim 1, wherein a predetermined portion of the lens member is provided with a matte or mask that partially reduces the transmittance.
【請求項3】 上記レンズ部材と上記フレームとは、一
体化して形成されている、請求項1または2に記載のイ
メージセンサ。
3. The image sensor according to claim 1, wherein the lens member and the frame are integrally formed.
【請求項4】 上記フレームの一端面側には、上記読み
取り原稿面が接触する光ファイバーアレイプレートが配
設されており、このプレートの光ファイバーアレイ部
が、上記光学的結像系とされている、請求項1ないし3
のいずれかに記載のイメージセンサ。
4. An optical fiber array plate with which the surface of the read original comes into contact is disposed on one end surface side of the frame, and the optical fiber array portion of the plate serves as the optical imaging system. Claims 1 to 3
The image sensor according to any one of 1.
【請求項5】 上記請求項1ないし4のいずれかに記載
したイメージセンサの製造方法であって、 上記複数の発光素子から発せられた照明光の原稿面読み
取り位置における照度偏差を測定するステップと、 上記測定された照度偏差データに基づいて上記レンズ部
材の形状を決定し、この形状に合致するように上記レン
ズ部材を成形するステップと、 を少なくとも含むことを特徴とする、イメージセンサの
製造方法。
5. A method of manufacturing an image sensor according to claim 1, wherein the illuminance deviation of illumination light emitted from the plurality of light emitting elements at a document surface reading position is measured. A step of determining a shape of the lens member based on the measured illuminance deviation data and molding the lens member so as to match the shape, and a method for manufacturing an image sensor, comprising: .
【請求項6】 上記レンズ部材を成形するステップにお
いては、上記フレームと上記レンズ部材とを射出成形に
より一体的に成形する、請求項5に記載のイメージセン
サの製造方法。
6. The method of manufacturing an image sensor according to claim 5, wherein in the step of molding the lens member, the frame and the lens member are integrally molded by injection molding.
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