JP4458593B2

JP4458593B2 - 光量検出部材およびこれを備える画像読取装置

Info

Publication number: JP4458593B2
Application number: JP37164499A
Authority: JP
Inventors: 重孝新谷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2019-12-27
Also published as: JP2001186313A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はファクシミリ、パーソナルコンピュータ用のスキャナまたはデジタルＰＰＣ等の原稿読取用に使用される画像読取装置である。
【０００２】
【従来の技術】
露出した状態のＣＣＤ（ベアチップＣＣＤ）を用いた光量検出部材およびこの光量検出部材からなる画像読取装置が提案されている（特開平９−６１２３９号と特開平９−８３７３６号とを参照）。
【０００３】
図９と図１０とは、それぞれ従来の画像読取装置の断面概略図である。図９の画像読取装置１に示す光量検出部材２においては、回路基板３上にレンズ固定用の筐体４を搭載し、その内部に光学レンズ群である３組の光学レンズ５（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を固定している。光学レンズＬ１は色収差補正レンズであり、光学レンズＬ２は結像レンズであり、光学レンズＬ３はディストーション補正レンズである。そして、光学レンズＬ３と、筐体４と、回路基板３とにより密閉空間６を形成し、さらに、回路基板３上にベアチップ状のＣＣＤ７を固定し、各電極をボンディングワイヤーなどで回路基板３と接続させている。
【０００４】
上記構成の光量検出部材２を画像読取装置１に搭載するに当たって、光源が原稿８を光照射し、その反射光が光学レンズ５を介してＣＣＤ７に精度よく結像されるように位置合わせをおこなう。
【０００５】
このような画像読取装置１においては、光学レンズ５が筐体４に固定されているが、これに代えて、図１０の画像読取装置９に示す光量検出部材１０においては、同様の光学レンズ５ａが光軸方向に沿って可動できる構成にして、その位置調整でもって原稿８からの反射光が光学レンズ５を介してＣＣＤ７に精度よく結像させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記各画像読取装置１、９においては、筐体４を画像読取装置１の所定部位に固定すること、ＣＣＤ７が搭載された回路基板３および光学レンズ５をそれぞれ筐体４に固定するという各作業があるが、これらの作業と同時に光学的に精度の高い位置合わせが必要である。図中、Ｘ軸方向は主走査方向（ＣＣＤ７の一次元方向）であり、Ｙ軸方向は副走査方向であって、これら双方の軸方向を調整することで、２次元エリアにおいて歪みのない真っ平らの結像平面となり、さらに、Ｚ軸は光軸方向であって、光学レンズ５の位置調整することで、光学的解像度（ＭＴＦ）および光学系の倍率を設計値に近づける。また、Ｚ軸回転を調整することで光学レンズ５のＭＴＦを最大にする。
【０００７】
しかしながら、このような微調整をおこなうことで、密閉空間６内に非常に微小な塵等が封入されるという課題がある。
【０００８】
すなわち、回路基板３を筐体４に固定するに際し、２個のネジを締め込んで固定すると（以下、このようなネジ止め部を螺着部ｐ１と呼ぶ）Ｘ軸方向およびＹ軸方向が調整され、同時に光学レンズ５とＣＣＤ７との各光学的な位置も定められるが、もし、調整が所要とおりにできない場合には螺着部ｐ１でのネジをゆるめて再調整しなければならず、これに起因する摩擦により発生する微小な塵やゴミが密閉空間６内に入り、ＣＣＤ７の受光面に付着して、読取り画像に白すじ、黒すじが発生するなど、画質が低下するという課題があった。
【０００９】
図１１は、上記各画像読取装置１、９による画像信号のタイムチャートであり、矢印Ｎにてノイズの発生を示すが、これは塵埃等が受光面の一部に付き、これによって光路が遮られて発生したものである。
【００１０】
したがって、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的はベアチップＣＣＤの受光面に塵埃、ゴミが付着される度合いを小さくしたり、あるいは皆無となしたりして、これにより、読取り画像の画質を高めた光量検出部材およびこれを備える画像読取装置を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、簡単な作業でもって容易に作製することで、精度調整に要する時間を短縮し、これによって製造歩留りを高めて、生産コストを低減した光量検出部材およびこれを備える画像読取装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光量検出部材は、ベアチップＣＣＤを搭載している回路基板を有し、前記ベアチップＣＣＤが内部に配されている筐体と、前記ベアチップＣＣＤに光学的位置合わせがされている光学レンズが設けられているレンズ取着用筐体とを備えており、前記筐体は、開口を有しており、該開口を除いて密閉されており、かつ当該開口を含む部位が前記レンズ取着用筐体に挿入されて、前記筐体と前記レンズ取着用筐体とが入れ子状に接合されるとともに、前記筺体と前記レンズ取着用筐体との接合部が面接触しており、前記ベアチップＣＣＤと前記光学レンズとの前記光学的位置合わせは、前記筐体を前記レンズ取着用筐体に入れ子にした状態で前記筺体と前記レンズ取着用筐体との固定位置が調整されることにより、調節可能に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を６００ＤＰＩの解像性をもつ画像読取装置（読取り幅３１０ｍｍのベアチップＣＣＤ）を例にとって図１〜図８により詳述する。
【００１４】
図１は光量検出部材１１の断面概略図であり、図２は光量検出部材１１を搭載した画像読取装置１２の断面概略図である。図３は図２に示す画像読取装置１２に対し矢印Ａから見た断面概略図である。図４は光量検出部材１３のスリット側から見た概略図であり、図５は光量検出部材１３を搭載した画像読取装置１４の断面概略図であり、図６は画像読取装置１４の具体的な構造を示す画像読取装置１４ａの斜視図であり、図７は画像読取装置１４ａの要部分解斜視図である。図８はＸＹ軸方向の調整方法を示す概略図である。
【００１５】
図１の光量検出部材１１において、ポリカーボネート製の筐体１６の内部にガラスエポキシからなるプリント基板の回路基板１７を設け、この回路基板１７上にベアチップＣＣＤ１８を搭載し、各電極をボンディングワイヤーなどで回路基板１７と接続させている。回路基板１７の外側面には、ＩＣ、オペアンプ、抵抗、コンデンサ等の各種電子部品チップを設ける。また、ベアチップＣＣＤ１８に対向して図４に示すようにシェーディング補正機能を有するスリット２６を有し開口部を具備する板状体１９が筐体１６に設けられている。そして、スリット２６に封止部材を着脱自在に配設することで、筐体１６は、この画像読取装置１２の製造工程においては、一時的に気密封止され、他のレンズ筐体と接合する直前まで密閉空間２０が形成される。
【００１６】
図２と図３とは、光量検出部材１１を画像読取装置１２に搭載した際の取着構造を示し、２１は光学レンズであり、２２は光学レンズ２１が設けられたレンズ取着用筐体であり、たとえばポリカーボネートで作製する。光学レンズ２１には、たとえば前記光量検出部材２に用いた３組の光学レンズ５（光学レンズＬ１：色収差補正レンズ、光学レンズＬ２：結像レンズ、光学レンズＬ３：ディストーション補正レンズ）を用いる。２３は画像読取装置１２の画像読取本体の一部であるベースプレートであり、ベースプレート２３にレンズ取着用筐体２２が固定される。また、２４は画像読取装置１２にて読み取るべき原稿である。さらに画像読取本体にはＬＥＤ、キセノン管、冷陰極管などの光源を設ける。
【００１７】
上記構成の画像読取装置１２を作製するには、下記（１）〜（３）の各実装工程を順次経る。なお、工程（１）と工程（２）との順序を変えてもよい。
【００１８】
工程（１）．．．回路基板１７上にベアチップＣＣＤ１８を搭載し、その回路基板１７を筐体１６の内部に固定する。さらに、板状体１９を筐体１６に固定する。この板状体１９は、スリット２６に封止部材が着脱自在に貼付された構造である。そして、この工程により封止部材でもって密閉空間２０を形成する。この封止部材は、粘着性のテープでよく、その他にプラスチックキャップ等をスリットに嵌合させてもよい。
【００１９】
回路基板１７の上にベアチップＣＣＤ１８を搭載するには、ダイマウンターを用いておこなう。その後に絶縁性接着剤（ダイアタッチペースト）でもって固定する。そして、ワイヤーボンディングによってベアチップＣＣＤ１８の端子と、回路基板１７上の配線とを電気的に接続する。
【００２０】
工程（２）．．．光学レンズ２１をレンズ取着用筐体２２に設置する。そして、このレンズ取着用筐体２２をベースプレート２３に固定する。
【００２１】
光学レンズ２１をレンズ取着用筐体２２に固定するには、樹脂系、シリコン系の接着材を用いる。光学レンズ２１を合成樹脂で構成した場合には超音波溶着法によって接合させてもよい。
【００２２】
また、レンズ取着用筐体２２は、たとえばプレス板金であるベースプレート２３に対し２個程度のネジでもって固定する。さらに、ベースプレート２３とレンズ取着用筐体２２とを一体化させたものであってもよい。あるいは、レンズ取着用筐体２２とベースプレート２３とを接着剤を使って固定してもよい。
【００２３】
工程（３）．．．工程（１）にて得られた筐体１６をレンズ取着用筐体２２に固定する。その際には直前に封止部材を板状体１９より剥がし、そして、２個のネジを締め込んで固定される（螺着部ｐ２）。そして、同時に光学的に調整する。
【００２４】
この光学調整を図１０を用いて説明する。画像読取装置１２に対し規定の調整用の特殊なテストチャート３２を用意し、外部照明（光源）によりテストチャート３２を光放射し、縮小光学系レンズ３６を通して、ベアチップＣＣＤ１８に結像させ、画像を光電変換させる。そして、ベアチップＣＣＤ１８から取り込んだアナログ信号データをオシロスコープ３３によりモニタしながら、画像処理コントローラ３４に接続されたパソコン３５で処理する。具体的には、白地のチャート上の主走査方向の細い黒色のラインを読むように画像読取装置１２を固定し、焦点を合わせながら、ベアチップＣＣＤ１８の信号出力が、そのラインに対応して均一になるように、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にて２次元的に調整する。そして、同時に、そのチャート上のラインに焦点を合わせるべく、画像倍率、画像解像度（ＭＴＦ）が最適になるように、レンズ群の位置も調整され、Ｚ軸方向とともに、θ調整される。チャート上には、倍率用、ＭＴＦ用のパターンが形成され、それぞれの調整に際しては、画像読取装置１２のためのステージが動き、チャートと画像読取装置１２との位置関係が決められる。
【００２５】
このような固定方法でもって、Ｘ軸方向およびＹ軸方向でもって２次元的に調整することができ、さらにＺ軸方向に隙間等によるゆがみが生じなくなる。本例では螺着部ｐ２を２か所にしたが、さらに３か所、４か所にまで増やすことで、確実に固定できる。
【００２６】
以上のとおり、画像読取装置１２については、工程（２）にてレンズ取着用筐体２２をベースプレート２３（画像読取本体）に固定することで、光学レンズ２１の位置合わせがおこなわれ、Ｚ軸方向に対する位置が規定され、その後、工程（３）にて筐体１６をレンズ取着用筐体２２に固定するに当たって、螺着部ｐ２でもってＸ軸方向およびＹ軸方向を調整することで光学的位置合わせがおこなわれる。
【００２７】
しかる後に性能検査をおこなうが、この性能検査には、ａ）ゴミによる信号低下の有無、ｂ）光学特性、ｃ）出力の調整、という各項目の電気検査をおこなう。
【００２８】
かくして、上記構成の画像読取装置１２においては、一時的に直前まで気密封止された筐体１６をレンズ取着用筐体２２に固定すると同時に、螺着部ｐ２で位置合わせをおこなうが、もし、調整ができない場合には螺着部ｐ２でのネジをゆるめて再調整した場合でも、筐体１６のスリット（開口）が狭いことで、それにより生じた微小な塵、ゴミが筐体１６に入りにくくなった。
【００２９】
つぎに図５〜図７に示す他の光量検出部材１３（画像読取装置１４、１４ａ）を述べる。
【００３０】
上記光量検出部材１１では、電子部品チップを設けた回路基板１７を使用したが、これに代えて光量検出部材１３においては、セラミック回路基板２５を用いて、その上にベアチップＣＣＤ１８を搭載している。なお、光量検出部材１１と同一箇所には同一符号を付す。
【００３１】
そして、光量検出部材１３を画像読取装置１４、１４ａに搭載するに当たって、光量検出部材１３の筐体１６の外側面にＩＣ、オペアンプ、抵抗、コンデンサ等の各種電子部品チップ（インターフェース回路）を設けたガラスエポキシからなるプリント基板の回路基板２７を設置している。図６に一例としてコネクタ２８を設けた場合を示す。
【００３２】
上記構成の画像読取装置１４、１４ａにおいても、一時的に直前まで気密封止された筐体１６をレンズ取着用筐体２２に固定すると同時に、螺着部ｐ２で位置合わせをおこなうことで、微小な塵、ゴミが筐体１６に入りにくくなった。
【００３３】
具体的には、図７に示すようにタップネジ３７を筐体１６に設けた大きな貫通孔３９にゆるやかな状態でもって挿入し、レンズ取着用筐体２２に設けた穴４０にねじ込むことで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対し自在に動かすことでき、調整でき、そして、位置が定まることで、さらに締める。また、筐体１６とレンズ取着用筐体２２との外枠接合部は面接触でもって当たる構成になっているが、レンズ取着用筐体２２の接触面には溝４１が形成されているので、ゴミ等が面上に存在しても、それが溝４１の内部に入る構造で、かつ筐体１６の開口（スリット）が接触面よりはるかに遠くに位置するので、ゴミ不良等を著しく低減できる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更、改良等は何ら差し支えない。
【００３５】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明の光量検出部材によれば、ベアチップＣＣＤを搭載している回路基板を有する筐体と、前記ベアチップＣＣＤに光学的位置合わせがされている光学レンズが設けられているレンズ取着用筐体とを備えており、前記筐体は、開口を有しており、当該開口を含む部位が前記レンズ取着用筐体に入れ子状に挿入されて、前記筐体と前記レンズ取着用筐体とが接合されていることで、ベアチップＣＣＤの受光面に塵埃、ゴミが付着される度合いを小さくしたり、あるいは皆無となしたりして、これにより、読取り画像の画質を高めることができる画像読取装置を提供することができる。
【００３６】
また、本発明の光量検出部材においては、前記筐体と前記レンズ取着用筐体との光学的位置合わせが、前記筐体を前記レンズ取着用筐体に入れ子にした状態で調節可能に構成されていることで、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の２次元的な調整をし、さらにＺ軸方向の調整もしながら、同時に光量検出部材を画像読取本体に固定でき、このような簡単な作業でもって容易に作製することで、精度調整に要する時間が短縮でき、これによって製造歩留りが高くなり、その結果、生産コストを低減した画像読取装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読取装置に使用する光量検出部材の断面概略図である。
【図２】本発明の画像読取装置の断面概略図である。
【図３】本発明の画像読取装置の断面概略図である。
【図４】本発明の画像読取装置に係る光量検出部材のスリット側から見た概略図である。
【図５】本発明の他の画像読取装置の断面概略図である。
【図６】本発明の画像読取装置の要部具体的構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の画像読取装置の要部分解斜視図である。
【図８】Ｘ軸／Ｙ軸方向の調整方法を示す説明図である。
【図９】従来の他の画像読取装置の断面概略図である。
【図１０】従来の他の画像読取装置の断面概略図である。
【図１１】従来の画像読取装置による画像信号のタイムチャートである。
【符号の説明】
１、９、１２、１４、１４ａ、１４ｂ・・・画像読取装置
２、１０、１１・・・光量検出部材
３、１７、２７・・・回路基板
４、１６・・・筐体
５、５ａ・・・光学レンズ
６、２０・・・密閉空間
７・・・ＣＣＤ
８、２４・・・原稿
１８・・・ベアチップＣＣＤ
１９・・・板状体
２１・・・光学レンズ
２２・・・レンズ取着用筐体
２３・・・ベースプレート
２５・・・セラミック回路基板
２６・・・スリット

Claims

ベアチップＣＣＤを搭載している回路基板を有し、前記ベアチップＣＣＤが内部に配されている筐体と、前記ベアチップＣＣＤに光学的位置合わせがされている光学レンズが設けられているレンズ取着用筐体とを備えており、
前記筐体は、開口を有しており、該開口を除いて密閉されており、かつ当該開口を含む部位が前記レンズ取着用筐体に挿入されて、前記筐体と前記レンズ取着用筐体とが入れ子状に接合されるとともに、前記筺体と前記レンズ取着用筐体との接合部が面接触しており、前記ベアチップＣＣＤと前記光学レンズとの前記光学的位置合わせは、前記筐体を前記レンズ取着用筐体に入れ子にした状態で前記筺体と前記レンズ取着用筐体との固定位置が調整されることにより、調節可能に構成されていることを特徴とする光量検出部材。
前記筐体は、前記開口部にシェーディング補正機能を有するスリットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光量検出部材。
前記レンズ取着用筐体は、前記筐体と面接触をしている接触面に、当該接触面の外周に沿って溝が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光量検出部材。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の光量検出部材を備えており、
前記光学レンズを通してベアチップＣＣＤに結像させる画像を読み取ることを特徴とする画像読取装置。