JP3489759B2 - イメージセンサ - Google Patents

イメージセンサ

Info

Publication number
JP3489759B2
JP3489759B2 JP17773395A JP17773395A JP3489759B2 JP 3489759 B2 JP3489759 B2 JP 3489759B2 JP 17773395 A JP17773395 A JP 17773395A JP 17773395 A JP17773395 A JP 17773395A JP 3489759 B2 JP3489759 B2 JP 3489759B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
light
image sensor
image
led
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP17773395A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0937037A (ja
Inventor
デビッド・ハード
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP17773395A priority Critical patent/JP3489759B2/ja
Priority to US08/677,141 priority patent/US5747796A/en
Priority to DE69629878T priority patent/DE69629878T2/de
Priority to EP96305150A priority patent/EP0753958B1/en
Publication of JPH0937037A publication Critical patent/JPH0937037A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3489759B2 publication Critical patent/JP3489759B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファクス装置や、
バーコードリーダや、コンピュータイメージ入力装置の
ような装置に使用することができる光イメージセンサの
設計に関する。本発明は、光導波路のアレイを使用して
組み立てられる、イメージ走査装置の光学的設計に、特
に関する。本発明は、LED(発光ダイオード)光源か
ら対象物上に光を向けるため、LEDアレイを導波路基
板と一体とすることによって、組立を容易にし、使用上
の安定性及び性能を向上させる新しい設計方法を開示す
るものである。
【0002】
【従来の技術】このようなイメージセンサは、プラスチ
ック又はガラス基板上に形成される光導波路アレイを利
用して組み立てられる。像から散乱した光は、最初にマ
イクロレンズのアレイを使用して導波路アレイに結合さ
れ、それから、導波路を通って、CCD(電荷結合素
子)型の検出器に伝送される。この型の装置の光源は、
LED発光器のアレイである。広く使用されてはいない
が、円柱レンズは、リニアLEDからの光を集光する標
準的な方法である。しかし、導波路型のイメージセンサ
は、最近実現されたばかりである。したがって、光導波
路を使用するイメージセンサにおいて、光源からの光を
方向付けるために円柱レンズを使用することについて
も、光を伝送するために導波路基板を使用することにつ
いても記載した文献はない。
【0003】この型の装置においては、光導波路のアレ
イが、ガラス又はプラスチックの基板上に組み立てられ
る。像から広がった光は、最初に光導波路のアレイに結
合され、その後、その導波路を通って、CCD型の光学
検出器に伝送される。
【0004】光源として、570nmの光を発するLE
Dアレイが使用されている。典型的な場合には、LED
アレイは、スキャナーの設計にしたがって、典型的に
は、5mmから10mmの距離をおいて、対象物平面に
対して斜めに(約45度で)固定される。LED発光装
置の特徴は、光が一方向性ではなく、したがって広い領
域に広がることである。典型的なダイオードは、垂直方
向に対して30度において出力が最大となり、垂直方向
から85度まで、最大値の50%まで低下しない。光ス
キャナーにおいては、検出される対象物からの光だけが
集められる。したがって、LEDによって、発光される
光の大部分は、このように、イメージセンサによって利
用されていない。
【0005】また、従来のシステムでは、LEDアレイ
及び検出器の光学系が全て別々であるので、これらの位
置合わせをやりそこなう危険がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、イメージセ
ンサにおいて、対象物を照明するためのLEDから発光
される光の大部分が、イメージセンサによって利用され
ておらずまた、LEDアレイ及び検出器の光学系が全て
別々であるので、これらの位置合わせが困難であるとい
う課題を解決することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明の
装置は、光源の光が、光の屈折率が空気より大きい材料
で形成された基板の内面を反射しながら、基板の対象物
に相対する面にまで伝送されることを特徴とする。
【0008】請求項2に記載の発明の装置は、基板が、
対象物に相対する面を凸面とする円柱レンズを構成する
ことを特徴とする。
【0009】請求項3に記載の発明の装置は、相対する
面とCCD素子を配列した面とが互いに向かい合う面で
あって、光源が前記2面以外の面に設置されることを特
徴とする。
【0010】請求項1に記載の発明の装置においては、
照明装置によって発光される光の大部分が基板内の内部
全反射によって、基板の像に相対する面にまで伝送さ
れ、像の照明が効率的に行われる。
【0011】請求項2に記載の発明の装置においては、
基板が、像に相対する面を凸面とする円柱レンズを構成
するので、基板内を伝送された光が像に集光されること
によって、像の照明がさらに効率的に行われる。
【0012】請求項3に記載の発明の装置においては、
照明装置が、CCD素子を配列した面と別の面に設置さ
れるので、基板の厚さを薄くすることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】LEDアレイは種々の形態で配置
することができる。図1、図2及び図3は、導波路の基
板にLEDを取り付ける、異なった配置を示す。ここ
で、図1及び図2は、基板の幅方向の断面図、図3は長
手方向の断面図を示す。
【0014】図1において、左側に示された基板の後部
には、像を読み取るためのCCD素子(3)が取り付け
られ、さらに光源としてのLED(4)が直接取り付け
られている。LEDから出力された光は、基板に直接結
合され、図4に示すように、何回も内部で反射しなが
ら、基板に沿って進む。このように、基板は平面的な光
の管として機能する。基板の屈折率は、約1.5であ
り、空気の屈折率は1.0である。図4においてθで示
す角度が48.2度よりも小さな全ての角度で内部全反
射が生じ、光は基板の中を伝送される。LEDによって
出力される光は、発散するが、典型的なLEDによって
出力される全光出力の約90%は、正負48.2度の角
度内に含まれる。円柱レンズ(5)を形成するように形
作られた、図1の右側に示した基板の前面端部に到達し
たときに、光は、基板から出力される。この形は、対象
物上に光を集光する効果を有する。対象物から反射され
た光を検出するために、円柱レンズの山の頂に線状のマ
イクロレンズアレイ(6)が基板の長手方向に設置され
る。マイクロレンズアレイのピッチは、正確に導波路ア
レイのピッチと一致し、対象物から反射された光は、マ
イクロレンズによって導波路に結合される。マイクロレ
ンズアレイの径は、典型的には125μmであるので、
典型的には、直径が数ミリメータである円柱レンズの動
作にはほとんど影響を与えない。
【0015】図2は、LEDアレイが基板の側面(図で
は下部)に取り付けられている配置を示す。この場合に
は、角度を持った反射板(8)が基板内に設置されてい
る。この反射板は、蒸着又はスパタリングにより、アル
ミニウムのような反射性の金属で被覆されている。LE
Dからの光は、最初に角度づけられた反射板に入射し、
その伝搬方向が、基板に沿って進むように曲げられる。
光は、その後、先の例で述べたように内部で反射させら
れる。角度づけられた反射板を射出成形によって容易に
形成することができるので、この方法は、プラスチック
の基板に特に適している。また、LED光源とCCD検
出器とが基板の異なった面に取り付けられるという利点
もある。すなわち、純粋に幾何学的な面からは、図2に
上下方向で示される基板の厚さが、より薄い基板を使用
することができる。
【0016】図3は、2台のLEDアレイ光源を使用す
る形態を示す。これらは、基板の側面端部に沿って配置
されている。この形態もまた、LEDアレイ(4)及び
CCD検出器(3)が離れており、基板を薄くすること
ができるので、有利である。基板の側面端部は、光が前
方で対象物上に投影されるように角度づけられている。
図3の左側の基板の前面から出力される光の強度の変化
は、LEDアレイの中のLED発光体の強度を変えるこ
とによって、一様とされる。このことは、LED回路に
適切な値の直列抵抗を設置するだけで達成される。中央
部へのLEDの光の電圧は、端部へのLEDの光の電圧
よりも大きくする必要がある。
【0017】これらの全ての場合に、LEDは、基板に
しっかりと取り付けることができる。したがって、LE
Dアレイ、使用される場合にはレンズ及び検出器の光学
系が全て別々である従来のシステムでおこる位置合わせ
のやりそこないの危険がない。
【0018】以下に、LEDアレイから、統合された円
形レンズを通って、スキャンされる対象物まで光を伝送
する光導波路として、射出成形ポリマー基板を使用する
光学装置の製造方法について説明する。
【0019】図5に示された導波路の形は、射出成形に
よってPMMA基板(三菱レイヨン製アクリペット)に
形成する。導波路を形成する溝は、8μm×8μm サ
イズであり、異なった屈折率のポリマーでみたされれ
ば、多重モードの導波路を形成する。導波路は、基板前
面の入力面に、基板の長手方向に125μm間隔で配置
されている。これは、インチ当たり200ドットの解像
度に相当し、現状のファクシミリ装置の標準である。基
板の入力面は、つぎのように形作られる。すなわち、第
1に、全体の形は、円柱レンズのレンズの下の半分を形
成するように、第2に、直径及びピッチが125μmで
あるマイクロレンズのアレイが基板の上端部に沿って形
成される。レンズの位置は、導波路を形成する溝の位置
と正確に一致し、光が導波路に結合されるようにする。
マイクロレンズは、基盤の上半分が組み合わされた時に
形成されるような接合部をなくすように基板の残りの部
分よりもわずかに突き出している。下側の基板設計の図
は、図6に示されている。この図には、基板の下側に形
成された、反射板を形成することとなる45度の角度の
溝も示されている。
【0020】基板は、それから、真空蒸着器におかれ
て、角度づけられた溝の領域が100nmのアルミニウ
ム層によって被覆される。通常の蒸着手順が取られる
が、基板は、チャンバー内におかれ、角度づけられた表
面だけを被覆するようにマスクされる。
【0021】基板の上半分も、射出成形によって同様の
材料から形成されるが、ここでは述べない。
【0022】以下、図7に基づいて基板の製造方法を説
明する。
【0023】基板の上半分と下半分とは、組み合わさ
れ、継ぎ目が超音波溶接によって接合される(図7
(a)、(b))。超音波溶接は、端部の周辺をシール
するようにポリマーを溶融させる。
【0024】基板内の溝は、ミテックス製RAV7で充
填される。15mlのRAV7を、重合触媒として機能
する0.58gの過酸化ベンゾイルと混合した。充填方
法は、図7(c)、(d)、(e)に示される。ガス抜
きのために、モノマーの混合物を最初に15分間、10
-4 Torr の真空に置く(図7(c))。それから、基板
をモノマー混合物と一緒に真空チャンバー内に置き、真
空チャンバーを30分間真空化する(図7(d))。そ
れからサンプルを下降させて、溝の開放端を下側にし
て、ポリマー混合物の中に入れる。チャンバーは、徐々
に大気圧とする(図7(e))。溝の中の圧力は、モノ
マーの周りの圧力よりも低いのでモノマーは溝に沿って
上昇する。充填されると、サンプルを6時間、80°C
の炉に入れておく(図7(f))。この間に、モノマー
が重合し固体ポリマーを形成する。
【0025】形作られた端部と反対側の基板の端面(導
波路の開放端側)は、粗粒入りのアルミナ研磨粉を使用
して0.2μmまで研磨する。CCDラインセンサ(N
ECμPD3743D型、カバー窓無し)を、位置合わ
せして、光学エポキシを使用し基板のこの面に取り付け
る。
【0026】
【発明の効果】請求項1に記載の発明の装置によれば、
照明装置によって発光される光の大部分が基板内の内部
全反射によって、基板の対象物に相対する面にまで伝送
され、対象物の照明が効率的に行われる。
【0027】請求項2に記載の発明の装置によれば、基
板が、対象物に相対する面を凸面とする円柱レンズを構
成するので、基板内を伝送された光が対象物に集光され
ることによって、対象物の照明がさらに効率的に行われ
る。また、光源を導波路と一体としており、導波路の端
面が円柱レンズを構成しているので、光源と対象物との
位置合わせの必要がなく、安定して使用することができ
る。
【0028】請求項3に記載の発明の装置によれば、照
明装置が、CCD素子を配列した面と別の面に設置され
るので、基板の厚さを薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のイメージセンサの構成の一例を示す断
面図である。
【図2】本発明のイメージセンサの構成の一例を示す断
面図である。
【図3】本発明のイメージセンサの構成の一例を示す断
面図である。
【図4】本発明のイメージセンサの基板内の光の進行を
示す図である。
【図5】本発明のイメージセンサの構成の一例を示す図
である。
【図6】本発明のイメージセンサの基板の構成の一例を
示す断面図である。
【図7】本発明のイメージセンサの基板の製造方法を示
す図である。
【符号の説明】
1 導波路基板 2 導波路 3 CCD 4 LED 5 円柱レンズ 6 マイクロレンズアレイ 7 導波路の溝 8 反射板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−275667(JP,A) 特開 平7−30716(JP,A) 特開 昭60−189256(JP,A) 特開 平2−305173(JP,A) 特開 平2−141059(JP,A) 特開 平4−58659(JP,A) 実開 平4−48765(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/024 - 1/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 対象物の像を取り入れるために対象物に
    相対する面と、像を読み込むためにCCD素子を配列し
    た面とを備えており、光の屈折率が空気より大きい材料
    で形成された基板と、 前記基板内において、該基板に形成された溝に異なった
    屈折率のポリマーが満たされることにより形成され、
    端が前記対象物に相対する面に配置され、他端がCCD
    素子のそれぞれに結合された、取り入れた像をCCD素
    子に伝送するための光導波路と、 前記基板のいずれかの面に設置された、対象物を照明す
    るための光源とを含み、 前記光源の光が前記基板の内面を反射しながら、前記対
    象物に相対する面にまで伝送されることを特徴とするイ
    メージセンサ。
  2. 【請求項2】 前記基板が、対象物に相対する面を凸面
    とする円柱レンズを構成する請求項1に記載のイメージ
    センサ。
  3. 【請求項3】 前記対象物に相対する面と前記CCD素
    子を配列した面とが互いに向かい合う面であって、前記
    光源が前記2面以外の面に設置された請求項1に記載の
    イメージセンサ。
JP17773395A 1995-07-13 1995-07-13 イメージセンサ Expired - Fee Related JP3489759B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17773395A JP3489759B2 (ja) 1995-07-13 1995-07-13 イメージセンサ
US08/677,141 US5747796A (en) 1995-07-13 1996-07-09 Waveguide type compact optical scanner and manufacturing method thereof
DE69629878T DE69629878T2 (de) 1995-07-13 1996-07-12 Kompakter optischer Abtaster vom Wellenleitertyp
EP96305150A EP0753958B1 (en) 1995-07-13 1996-07-12 Waveguide type compact optical scanner

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17773395A JP3489759B2 (ja) 1995-07-13 1995-07-13 イメージセンサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0937037A JPH0937037A (ja) 1997-02-07
JP3489759B2 true JP3489759B2 (ja) 2004-01-26

Family

ID=16036177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17773395A Expired - Fee Related JP3489759B2 (ja) 1995-07-13 1995-07-13 イメージセンサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3489759B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0937037A (ja) 1997-02-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5747796A (en) Waveguide type compact optical scanner and manufacturing method thereof
US5528057A (en) Semiconductor luminous element with light reflection and focusing configuration
US20040179722A1 (en) Image sensing apparatus
JP4702200B2 (ja) 受光器及び当該受光器を備えたレーダ装置
JP2001245113A (ja) 光導波路を備えた接触型イメージセンサ
US20080100936A1 (en) Optical Illumination System and Method
USRE42450E1 (en) Module of reflection mirrors of L-shape
JP2004191246A (ja) 凹凸検出センサ
JP2010238492A (ja) 照明装置
JP3489759B2 (ja) イメージセンサ
JPH0262847B2 (ja)
KR101486215B1 (ko) 문서 조사기용 광학 소자
US4933817A (en) Illuminating device
JP2001119530A (ja) 一次元イメージセンサ装置
US7208719B2 (en) Compact integrated optical imaging assembly
JP2986635B2 (ja) 発光素子、受光素子および透過型光結合装置
JP3465721B2 (ja) イメージセンサ、およびその製造方法
CN1154989C (zh) 半导体激光装置和光拾取装置
US11394918B2 (en) Solid-state optical phased scanning component
JP3307978B2 (ja) イメージセンサ
JP2956154B2 (ja) 凹凸形状検出装置
JPH10209490A (ja) 反射型光結合装置
TWI220599B (en) Lens type emitting module in optical transmission-reception module
US20040227059A1 (en) Compact integrated optical imaging assembly
JPH10258021A (ja) 照明装置および照明装置用ライトガイドの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081107

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091107

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101107

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111107

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees