JPH03136454A - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、例えばファクシミリ、文字・画像の読取り入
力装置等に用いられる密着型イメージセンサに関する。

［従来の技術］ ラインセンサを用いた文字、画像等の２次元情報の読取
り入力装置は、一般に、蛍光灯やＬＥＤ（発光ダイオー
ド）アレイなどの光源により照明された原稿上の情報を
光学レンズやロッドレンズアレイや光ファイバを通して
１次元センサ上に結像させて電気信号に変換し、照明さ
れた原稿又はセンサを移動させて走査することによって
最終的に２次元情報を読取るように構成されている。

この種の読取り入力装置としては、ＣＣＤ　（電荷結合
素子）と光学レンズとを組合わせたものが最も一般的で
あるが、近年、ファクシミリ等の小型化、低価格化を図
るために、長尺イメージセンサとロッド・レンズアレイ
又は光ファイバアレイとを組合わせた密着型イメージセ
ンサの開発が進んでいる。

しかしながら、ロッドレンズアレイを用いたものは、ロ
ッドレンズアレイの共役長だけ原稿とセンサとを離さね
ばならず例えば通常の密着型イメージセンサのユニット
が２０ｍｍから３０１１ＩＩＱの厚さになてしまう為に
小型化に限度がある。また、レンズ系の光学調整が必要
であるという不都合がある。

しかも、カラー読み取りの場合には色収差を考慮せねば
ならず、また光伝達効率が低いという問題点を有してい
る。

これに対して、光ファイバアレイを用いたものは、光学
調整が不要であり、光伝達効率も十分に高く、焦点を結
ばないことから光ファイバの長さを短くできて超小型化
に適している。さらに、色収差がないのでカラー画像読
取りの場合にも極めて有効である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した如き光ファイバアレイを用いた
場合、隣接する光フアイバ間で光の漏れがどうしても生
じてしまう。これは、開口角以上の角度で光ファイバに
入射した光がクラッドとの境界面で全反射を起こさずク
ラッドを介して隣接する光ファイバに伝えられてしまう
ためである。

このため、密着型イメージセンサに使われる光学系の解
像度として一般に空間周波数４１ｐ／ｍｍにおけるＭＴ
Ｆ値（分解能特性）が３０％以上必要であるとされてい
るにも拘らず、上述した如き光ファイバアレイを用いて
画像を伝送する場合には、このような光の漏れにより必
要な光学系の解像度が得られずに画質が大幅に低下して
しまう。

光フアイバ間の光の漏れを吸収するために、光フアイバ
間に光吸収体を挿入したＨＭＡ　（ＥＮ＋ａ　Ｍｕｒａ
ｌ　Ａｂｓｏｔｐｔｉｏｎ）型の光ファイバアレイ（吸
収体付ファイバプレート）が提案されている。しかしな
がらこの種の光ファイバアレイは、読取るべき原稿面を
照明するための光をも遮断してしまうため、密着型イメ
ージセンサに適用することが不可能であった。

本発明の目的は、超小型かつ高画質の密着型イメージセ
ンサを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば前記目的は、複数配列した受光素子アレ
イと、原画を照明するための光源と、複数の光ファイバ
を有し前記光源によって照明された原画からの光情報を
伝達すべく該受光素子アレイの前面に設けられた光ファ
イバアレイとを備えており、該光ファイバアレイの夫々
の光ファイバは、原画側の端部から所定位置までは被覆
されておらず該所定位置から受光素子アレイ側では厚さ
ｄの光吸収体により長さｌに亘って該厚さｄと該長さｌ
との積β・ｄが１．５　Ｘ　１０−’ｍ　２以上となる
ように被覆せしめられていることを特徴とする密着型イ
メージセンサによって達成される。

［作用コ 本発明の密着型イメージセンサによれば、光源によって
照明された原画からの光情報を伝達すべく受光素子アレ
イの前面に設けられた光ファイバアレイが備えられてお
り、光ファイバアレイの夫々の光ファイバが原画側の端
部から所定位置までは被覆されていないので、その部分
の光ファイバを介して原画を容易に照明できる。しかも
、その所定位置から受光素子アレイ側では厚さｄの光吸
収体により長さｌに亘って該厚さｄと該長さ！との積１
−ｄが１．’　５　Ｘ　ｔｏ−９ｍ　’以上となるよう
に被覆せしめられているが故に、夫々の光フアイバ間に
おける光の漏れが受光素子に入射する前に光吸収体によ
り吸収されることにより、密着型イメージセンサとして
必要十分な解像度が得られるように該光の漏れを低減さ
せ得る。しかも該各光ファイバアレイの光路長を短くで
きるため、超小型化が可能となる。その結果、本発明の
密着型イメージセンサは、超小型に構成され得かつ高画
質で文字・画像を読取ることができる。

［実施例］ 以下図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例である密着型イメージセ
ンサ１の構成を概略的に示す断面図である。

同図においてイメージセンサ１には原画の存在する原稿
５０が置かれている。イメージセンサ１は、複数配列し
た受光素子アレイ３と、原稿５０を照明するためのＬＥ
Ｄアレイ光源４と、複数の光ファイバを有し光源４によ
って照明された原画５０からの光情報を伝達すべく受光
素子アレイ３の前面に設けられた光ファイバアレイ５及
び６とを備えている。

受光素子アレイ３は、絶縁性基板７上に薄膜形成技術に
より形成された複数の３−８ｔ受光素子アレイにより構
成されている。尚、絶縁性基板７はガラス又は他の絶縁
性の材料から構成されて良い。本実施例においては特に
受光素子アレイ３の分解能及びドツト数は８　ｂｉＮ／
ｍｍで１７２８ド・ソトのものとするが、他の分解能お
よびド・ソトを有するａ−８ｉ受光素子アレイでも良く
、またａ−３ｉ以外の受光素子アレイでも良い。絶縁性
基板７は受光側の実装基板８上に配置されている。実装
基板８上には、駆動用ＬＳＩ９が接着固定されて０る。

実装基板８上の配線とＬＳＩ９とは、ワイヤボンディン
グ技術により接続されている。絶縁性基板７上の受光素
子の引き出し配線とＬＳＩ９とはワイヤボンディング技
術により接続されている。

実装基板８はハウジング１０の中に配置されている。

光源４は、棒レンズの無い形式のＬＥＤアレイ光源から
なり、イメージセンサ１の小型化を図るのに有利である
。光源４の波長としては、例えば発光ピーク波長５７Ｑ
ｎｍが好ましいが、他の波長でも良い。光源４は、発光
側の実装基板１１に実装されている。実装基板＋１はハ
ウジングｌＯの中に配置されている。実装基板１１には
個々のＬＥＤに直列に接続された抵抗１２が実装されて
おり、過剰の電流により該ＬＥＤが破壊されるのを防止
する。

光ファイバアレイ５は、収束された多数本の光ファイバ
から構成されており、透光性基板１３に組み込まれて原
稿５０の側に配置されている。光ファイバアレイ５を構
成する各光ファイバは光吸収体により被覆されていない
。

光ファイバアレイ６は、収束された多数本の光ファイバ
から構成されており、透光性基板１４に組み込まれて受
光素子アレイ３の側に配置されている。光ファイバアレ
イ６を構成する各光ファイバの周囲は光吸収体により被
覆されている。本実施例では特に厚さｄが１．５　μｍ
であり長さｌが２．０ｍｍであり、従って積１−ｄが３
．ＯＸＩＱ−９ｍ２（＞１．５　Ｘ１０９ｍ２）である
光吸収体により各光ファイバの周囲は被覆されている。

尚、光ファイバアレイ６としては、各光ファイバの周囲
を光吸収体で完全に被覆する公知のＥＩＪＡ型のファイ
バプレートが好ましい。また、光ファイバアレイ６は、
ＥＩＩＡ型のファイバプレートの他に数本の光ファイバ
が１本の光吸収体を共有するようにした　ｌ５Ａ（１ｎ
Ｎ＋ＮＮ１ａｌ　Ａｂ＋ｏ＋ｐｔｉｏｎ）型のファイノ
くプレートであってもよい。

透光性基板１３及び１４は互いに積層されており、原稿
５０と受光素子アレイ３との間に位置するよう設けられ
ている。光ファイバアレイ５及び６は、受光素子アレイ
３の配列方向と同一の方向に伸長する帯形状に夫々形成
されている。光ファイバアレイ５の一方の端部（光入射
面）は、原稿５０に近接対向するように配置されており
、光ファイバアレイ５の他方の端部（光出射面）は、光
ファイバアレイ６の一方の端部（光入射面）に密着して
いる。　光ファイバアレイ６の他方の端部（光出射面）
は、受光素子アレイ３に近接対向するように配置されて
いる。尚、光ファイバアレイ５と光ファイバアレイ６と
を透明接着剤によって接着するように構成してもよく、
この際特に光硬化性樹脂からなる透明接着剤を用いるこ
とが好ましい。自然硬化タイプの接着剤では接着時に入
る気泡を脱泡することが困難であり、よって光学的に良
好な接着をするこｂが困難であるのに対して、光硬化性
樹脂からなる透明接着剤を用いれば、十分な脱泡処理を
施してから硬化接着することができるので、光ファイバ
アレイ５と光ファイバアレイ６とを光学的に良好に接着
することができるという利点がある。

以上のように構成されたイメージセンサ１の作動につい
て第１図並びに光フフイバアレイ５及び６の断面図を示
す第２図を用いて以下に説明する。

第１図に示すように、光源４からの照射光２０は、透光
性基板１３及び１４並びに光ファイバアレイ５を透過し
て原稿５０に入射せしめられる。この際、光吸収体なし
の光ファイバアレイ５を原稿５０の側に設けているため
、原稿５０を容易に照明することができる。原稿５０の
光ファイバアレイ５と対面する面において照射光２０は
反射され、該対面する面上の任意の反射点５１からの照
射光２０による反射光は、光ファイバアレイ５に入射せ
しめられる。この際、第２図に示すように、反射点５１
からの反射光は、光ファイバアレイ５への入射角が光フ
ァイバ１５の開口角未満であれば、反射光２１に示すよ
うに光フアイバ１５内のみを進んで出射せしめられ、更
に光ファイバアレイ６の光フアイバ１６内へと入射せし
められて光フアイバ１６内を進んで反射点５１に対応し
た位置にある受光素子アレイ３に原稿情報として受光さ
れる。しかしながら、入射角が光ファイバ１５の開口角
以上であれば、反射光２２ａ及び２２ｂは隣接する光フ
ァイバ１５へ漏れてしまう。このため、仮に光ファイバ
アレイが光吸収体を設けてない光ファイバアレイで全て
構成されていると、反射点５１の付近に位置する原稿５
０の部分からの情報は漏れ光をかぶってしまうこととな
り、読取り画像のＳ／Ｎは大幅に劣化してしまう。これ
に対し、本実施例の如く光ファイバアレイ５に、光吸収
体１７で被覆された光ファイバ１６を有する光ファイバ
アレイ６を積層するように構成すれば、漏れ反射光２２
ａ及び２２ｂを光吸収体１７で吸収することができる。

この際、光吸収体１７は厚さｄと長さｌとの積１−ｄが
１．５　ＸＩＱ９ｍ’以上となるように選択されている
が故に、密着型イメージセンサとして必要十分な解像度
が得られるように漏れ反射光２２ａ及び２２ｂを光吸収
体１７で吸収することができる。

このような作用を持つ光吸収体１６及び光ファイバアレ
イ６について第３図から第５図を用いて以下により詳細
に説明する。

第３図に光ファイバアレイ６の拡大平面図、第４図に第
３図の■＝■断面図を示す。第４図において、ｄは光吸
収体１７の厚さを表し、ｌは光ファイバ１６の長さ即ち
光吸収体１６の長さを表す。光吸収体１７は、Ｎｉｐ、
Ｃｏ、Ｏ，、ＣｕｂＳＣｒ２０う、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ
等の着色酸化物を含んだガラス系の材料からなるものが
好ましい。実験により求めた光吸収体１７の厚さｄと長
さｌとの積１−ｄと、空間周波数４４！ｐ／ｍｍのＭＴ
Ｆ値との関係を第５図に示す。第５図から明らかなよう
にＭＴＦ値は積１−ｄに対してほぼ正比例の関係にあり
、積β・ｄが増加すればＭＴＦ値も増加し、即ち密着型
イメージセンサとしての解像度が増加する。

定性的に説明すると、漏れ反射光を吸収するためには、
十分厚い光吸収体１７であれば、光吸収体１７が短くて
も受光素子アレイに到達する前に漏れ反射光が例えば−
度だけ光吸収体１７を通過しさえすれば、受光素子アレ
イ３に到達する漏れ反射光を画像情報に対する雑音とし
てイメージセンサ１の解像度を低下させない程度にまで
減衰させることができる。また、薄い光吸収体１７であ
っても十分な長さがあれば、受光素子アレイに到達する
前に漏れ反射光を複数の光吸収体１７を通過させるよう
にすることができ、受光素子アレイ３に到達する漏れ反
射光を画像情報に対する雑音としてイメージセンサ１の
解像度を実質的に低下させない程度にまで減衰すること
ができる。ここで前述したように密着型イメージセンサ
に使われる光学系の解像度特性として、空間周波数４　
ｆｔ　ｐ／ｍｍのＭＴＦ値が３０％以上必要であること
を考慮すれば、第５図から積１−ｄは１．５　ｘ１０−
９ｍ２以上であることがイメージセンサ１におけるの解
像度を得るためには必要十分であることが分かる。例え
ば、ｄ＝１．０μｍの光吸収体１７により被覆された光
ファイバ１６の長さｌの条件はｌ≧１．５ｍｍとなる。

他にも様々な積１−ｄが１．５　Ｘ　１０−９ｍ　’以
上となるような長さｌと厚さｄとの組み合わせが可能で
あり、イメージセンサ１を作製する際の自由度を増すこ
とができる。

尚、以上に説明した第１の実施例においては、特に棒レ
ンズを用いない光源４を用いたイメージセンサ１は、例
えば厚さ５．４ｍｍ、幅３２ｍの、長さ２５５ｍｍ程度
の小型化が可能となる。他方、光源４に棒レンズを用い
なくても、光ファイバアレイ５及び６を用いているので
光量伝達率が十分に大きく従って受光素子アレイ３の受
光面における照度は十分に得られる。例えば、ピーク波
長５７０ｎｍのＬＥＤアレイに対して該照度として１ｏ
ｏｊ！ｘが得られる。更に、この場合、原稿面での照明
むらが±２％程度に小さいという利点もある。

第６図は本発明の第２の実施例である密着型イメージセ
ンサ３１の構成を概略的に示す断面図である。尚、第１
の実施例と同じ構成要素については同じ参照番号を付け
その説明は省略する。

同図においてイメージセッサ３１は、原稿５０を照明す
るための棒レンズ４５を前面に有するＬＥＤアレイ光源
３４を備えている。

光源３４は、傾けられて配置された発光側の実装基板４
１に実装されている。実装基板４１はハウジング４０の
中に配置されている。実装基板４１に固定されたレンズ
支持体兼反射板４６により棒レンズ４５は支持されてお
り、また反射板４６により光源３４から棒レンズ４５に
向かわない光が棒レンズ４５の側へ反射される。

第２の実施例によれば、光源３４の前面に棒レンズ４５
及び反射板４６が備えられているが故に、照射光６０を
収束光として光源３４からの迷光を低減すると共に必要
な原稿部分のみを照明することができるので第１の実施
例と比較して受光素子アレイ３の受光面における照度を
高めることができるという利点がある。尚、第２の実施
例における原稿面での照明むらは±Ｉθ％程度であり、
従ってこの点については第１の実施例が優れている。

尚、以上の実施例では、特に第２図に示したように光フ
ァイバＩ６及びＩ７の個々は互いに同軸的に接続される
ように光ファイバアレイ５及び６が接着されているが、
一つの受光素子の受光面が一本の光ファイバの断面より
も遥かに大きいが故に、光ファイバ１６及び１７の個々
は互いに同軸的に接続される必要は全く無い。光ファイ
バ１６及び１７の個々は互いに同軸的でなく非規則的に
ずれて接続されて良く、また光ファイバ１６及び１７は
互いに径や配列方法の異なる光ファイバであっても良く
、更に一本の光ファイバ１６の端面が複数本の光ファイ
バ１７の端面の部分に対面するように接続されても良イ
。従って、互いに連続してない光ファイバアレイ６及び
７を積層することによって光ファイバアレイを作製する
際には、個々の光ファイバＩ６及び１７を互いに位置合
わせする必要がないという利点がある。

また、以上の実施例では光ファイバアレイが、互いに連
続してない光ファイバアレイ６及び７を積層することに
よって構成されているが、連続する光ファイバの受光素
子アレイ側を光吸収体で被覆し、原稿側を光吸収体なし
とするように構成してもよい。

［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は、
光ファイバアレイの夫々の光ファイバが原画側の端部か
ら所定位置までは被覆されておらず、その所定位置から
受光素子アレイ側では厚さｄの光吸収体により長さｌに
亘って該厚さｄと該長さｌとの積３７−ｄが！、　５　
ｘ　１Ｇ−９ｍ　’以上となるように被覆せしめられて
いるため、高画質で文字・画像を読取ることができる。

しかも、光ファイバアレイを用いているが故に、光学調
整が不要であり量産に適しており、焦点距離が存在しな
いので光路長を極端に短くできるため超小型化が可能で
あり、更にレンズ系に比べて光量伝達効率が極めて高い
ため、高速読取りが可能であり、色収差がないのでカラ
ー画像読取りの場合にも極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を概略的に示す断
面図、第２図は第１図の実施例の光ファイバアレイの構
成を説明するための断面図、第３図は光ファイバアレイ
の拡大平面図、第４図は第３図のＩ−Ｉ断面図、第５図
は積！−ｄに対するＭＴＦ値の特性図、第６図は本発明
の第２の実施例の構成を概略的に示す断面図である。 １．３１・・・・・・密着型イメージセンサ、３・・・
・・・受光素子アレイ、４．３４・・・・・・光源、５
．６・・・・・・光ファイバアレイ、７・・・・・・絶
縁性基板、８．１１．４１・・・・・・実装基板、９・
・・・・・駆動ＬＳＩ、１Ｇ、　４Ｇ・・・・・・ハウ
ジング、１２・・・・・・抵抗、１３．１４・・・・・
・透光性基板、１５．１６・・・・・・光ファイバ、１
７・・・・・・光吸収体、４５・・・・・・棒レンズ、
４６・・・・・・レンズ支持体兼反射板、５ｏ・・・・
・・原稿。 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数配列した受光素子アレイと、原画を照明するための
   光源と、複数の光ファイバを有し前記光源によって照明
   された原画からの光情報を伝達すべく該受光素子アレイ
   の前面に設けられた光ファイバアレイとを備えており、
   該光ファイバアレイの夫々の光ファイバは、原画側の端
   部から所定位置までは被覆されておらず該所定位置から
   受光素子アレイ側では厚さｄの光吸収体により長さｌに
   亘って該厚さｄと該長さｌとの積ｌ・ｄが１．５×１０
   ＾−＾９ｍ＾２以上となるように被覆せしめられている
   ことを特徴とする密着型イメージセンサ。