JPH0622084A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 厚み方向の小型化が達成され、しかも、読み
取り性能が高度に達成されるとともに、その性能が長期
間維持できるイメージセンサを、簡単な構造によって実
現することをその目的とする。 【構成】 フレーム11の一面に配置される透明板12上の
読み取り位置12a からレンズアレイ16を介して受光素子
17にいたる受光ラインａを、上記透明板12に対して傾斜
させるとともに、上記フレーム内において発光素子15を
取付ける基板19と、上記受光素子17を取付ける基板18と
を互いに別体とし、さらに、上記レンズアレイ16を、上
記フレーム内に一体形成された対向壁20,21 間に、不透
明な弾性部材23を介して密着挟持させたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、たとえばファクシミ
リやイメージリーダ等において、原稿面を画情報として
読み取るために用いられるイメージセンサに関し、フレ
ームの一面に備える透明板に原稿を直接接触させ、この
フレーム内に配置された発光素子からの光を受けた原稿
面からの反射光をフレーム内の受光素子に集光させるよ
うにした、いわゆる密着型イメージセンサと呼ばれるも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】この
種の密着型イメージセンサの構造例は、たとえば、特開
昭６３−２１７８７０号公報に示されている。そこでま
ず、同公報に示された構造例を本願の図３および図４に
示し、以下にその説明をする。

【０００３】本願の図３に示す構造例では、フレーム１
の一面に配置した透明板２上の読み取り位置２ａからレ
ンズアレイ３を介して受光素子４にいたるラインが、上
記透明板２に対して直交させられているとともに、発光
素子５から上記透明板２上の読み取り位置２ａまでのラ
インが、透明板２に対して傾斜させられており、しか
も、この発光素子５が取付けられる基板６と、上記受光
素子４が取付けられる基板７とが別体に構成されてい
る。

【０００４】この構造例においては、上記したように、
読み取り位置２ａからレンズアレイ３を介して受光素子
４にいたるラインが上記透明板２に対して直交させられ
ているが、上記読み取り位置から受光素子４までの距離
は、上記レンズアレイ３の共役長として規定されてい
て、このレンズアレイ３を使用する限りにおいてこの共
役長を短縮することができないため、イメージセンサ全
体の上下高さを上記共役長以下に短縮することができ
ず、したがって、イメージセンサの厚み方向の大型化を
まねくという欠点をもっている。

【０００５】また、この構造例では、上記発光素子５を
取付けるための基板６と、上記受光素子４を取付けるた
め基板７とが別体となってはいるが、上記発光素子５か
ら受光素子４までが同一空間によって連通しているた
め、発光素子５からでた光の一部が直接的に受光素子４
に到達してしまい、その解像度が悪くなったり、暗色画
像を正しく読めなくなるという欠点がある。また、上記
発光素子５は、基板６に対してハンダ付けされるのが普
通であるが、このハンダからわずかに飛散するフラック
ス分が上記受光素子４に付着して、このことがこの受光
素子の解像度を経時的に低下させる原因ともなる。

【０００６】一方、図４に示す構造例においては、フレ
ーム１の一面の透明板２上の読み取り位置２ａからレン
ズアレイ３を介して受光素子４にいたるラインが、上記
透明板２に対して傾斜させられているとともに、受光素
子４を取付けるための基板７を、発光素子５を取付ける
ための基板として共用している。

【０００７】この構造例においては、上記透明板２上の
読み取り位置２ａからレンズアレイ３を介して受光素子
４にいたるラインが傾斜させられているために、上記透
明板２から上記受光素子４までの垂直高さを上記レンズ
アレイの共役長よりも短縮することができ、これよって
イメージセンサ全体の厚み方向の小型化を図ることがで
きる。しかしながら、この図４の構造例では、受光素子
４を取付ける基板７が発光素子５を取付ける基板と共用
しているために、次のような問題が派生する。

【０００８】すなわち、通常、受光素子４は、いわゆる
ベアチップを基板上にボンディングするとともにこのチ
ップと基板上の配線間をワイヤボンディングし、一方発
光素子５は基板上にハンダ付けによって取付けるのであ
るが、ハンダフラックスによる悪影響を回避するために
まず上記受光素子４の取付けを行った後、発光素子５の
取付けを行うことになる。このように受光素子４の取付
けを先に行うと、ベアチップの基板上へのボンディング
ならびにこのベアチップと基板配線間のワイヤボンディ
ングは不都合なく行われるが、発光素子５を同一基板に
対してハンダ付けを行う際に、ハンダフラックスが上記
ベアチップ状の受光素子４に付着してしまい、この受光
素子４の読み取り性能を著しく低下させてしまうことに
なる。

【０００９】なお、この図４に示される構造例では、発
光素子５からの光の一部が直接的に受光素子４に到達す
るのを避けるために、上記基板７における発光素子５と
受光素子４との間に、光遮蔽板８を設けている。しかし
ながら、かかる基板７上に立設した遮蔽板８によって光
漏れによる受光素子４の読み取り能力低下を完璧に避け
るのは実際上困難である。なぜなら、イメージセンサ
は、実際には、図４の紙面直交方向に少なくとも読み取
り原稿幅以上の長さをもっており、かかる読み取り幅全
長にわたって上記の遮蔽板８を直線状に取付け、しかも
その先端部をレンズアレイの側面に確実に接触させるこ
とは、作業工程上極めて困難だからである。

【００１０】このように、上記図３および図４に示す従
来のイメージセンサの構造例においては、イメージセン
サの小型化ならびに受光素子の性能維持の面で、いずれ
も一長一短であるといわざるをえない。

【００１１】本願発明は、上記の事情のもとで考え出さ
れたものであって、イメージセンサの厚さ方向への寸法
短縮と、受光素子の性能維持の双方を、簡単な構成によ
り、しかも確実に実現することができる、新たなイメー
ジセンサの構造を提供することをその課題としている。

【００１２】

【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。すな
わち、本願の請求項１に記載した発明は、フレームの一
面に読み取り原稿を接触させる透明板を配置する一方、
このフレームの内部に、上記読み取り原稿に向けて照明
光を照射する発光素子と、上記読み取り原稿からの反射
光を正立等倍に集光するレンズアレイと、上記レンズア
レイによって集光された光を受光する受光素子とを備え
るイメージセンサにおいて、上記透明板上の読み取り位
置から上記レンズアレイを介して上記受光素子にいたる
ラインを上記透明板に対して傾斜させる一方、上記発光
素子を取付ける基板と、上記受光素子を取付ける基板と
を互いに別体としたことを特徴としている。

【００１３】そして本願の請求項２に記載した発明は、
請求項１のイメージセンサにおいて、上記レンズアレイ
は、上記フレーム内に一体形成された対向壁間に、不透
明な弾性部材を介して密着挟持されていることを特徴と
している。

【００１４】

【発明の作用および効果】本願発明のイメージセンサに
おいては、基本的に、透明板上の読み取り位置からレン
ズアレイを介して受光素子にいたるラインが、上記透明
板に対して傾斜させられているため、かかるライン長が
上記レンズアレイのもつ共役長に制限されて短縮するこ
とができなくとも、上記透明板から受光素子までの垂直
距離を上記共役長よりも短縮することができる。したが
って、本願発明のイメージセンサは、その厚み方向の小
型化が達成される。

【００１５】次に、本願発明では、受光素子が取付けら
れる基板と、発光素子が取付けられる基板とを別体にし
ている。すでに説明しているように、通常、受光素子は
基板に対してベアチップ状にボンディングされるととも
に、ワイヤボンディングによって基板上配線との結線が
図られる一方、発光素子については、ＬＥＤ素子等を基
板に対してハンダ付けをするのであるが、かかる発光素
子の基板に対するハンダ付けに起因してフラックス分が
上記受光素子に付着するという事態は完全に解消され、
発光素子のハンダ付け時に生じるフラックス分によって
発光素子の性能が低下させられるという問題は、解消さ
れる。また、受光素子についてはこれがベアチップ状態
でボンディングされるため、基板は微細配線パターンを
有するとともに熱膨張率の小さいセラミック等でできた
基板として構成する必要があるが、発光素子用の基板
は、単にハンダ付けしうるように形成すればよいことか
ら、たとえば、紙フェノール等でできた安価な基板を採
用することができ、これによるコストダウン効果を期待
することもできる。

【００１６】以上に加え、請求項２に記載した発明で
は、上記レンズアレイが、上記フレーム内に一体形成さ
れた対向壁間に、不透明な弾性部材を介して密着挟持さ
れている。通常イメージセンサに用いられるフレーム
は、アルミニウムまたは樹脂押し出し成形や、樹脂射出
成形等によって形成され、きわめて高精度の平面状対向
壁をフレーム内に形成することが可能である。この請求
項２の構成では、上記レンズアレイが、上述のように精
密に形成された対向壁間に、弾性部材を介して密着挟持
されているから、このレンズアレイの各対向壁に対する
密着状態は、イメージセンサの長手方向全長にわたって
高度に達成される。

【００１７】このことは、フレーム内空間において、受
光素子が配される領域と発光素子が配される領域とを、
対向壁間に上記のようにして密着挟持させられたレンズ
アレイおよび弾性部材によって完全に分離することがで
きることを意味し、このことにより、次の二つの作用効
果が期待できる。

【００１８】すなわち、その第一は、発光素子からの上
記受光素子配置空間への光漏れが完璧に排除され、これ
により、光漏れによる受光素子の読み取り性能の低下、
とりわけ、暗色部分の読み取り性能の低下を解消するこ
とができ、全体として、イメージセンサの読み取り性能
が高度に維持される。

【００１９】第二に、ハンダ付けによって取付けられる
発光素子取付け部分から、ハンダフラックス分が経時的
に蒸発してこれが受光素子に付着し、この受光素子の読
み取り性能を経時的に低下させるということをもほぼ完
璧に解消することができ、したがって、本願の請求項２
によるイメージセンサは、上記のような高度に達成され
た受光素子の読み取り性能を長期間維持することが可能
となる。

【００２０】

【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。図１は、本願発明
のイメージセンサ１０の第一の実施例を示しており、読
み取り原稿幅に相当する長さをもつイメージセンサ１０
の横断面を拡大して示している。

【００２１】横断面略矩形状をしたフレーム１１の上面
には、ガラス板等でできた透明板１２が接着等によって
取付けられている。読み取り原稿１３は、たとえばプラ
テン１４等にバックアップされらながら、少なくも上記
透明板１２の読み取り位置１２ａにおいてこの透明板表
面に接触するようにして送り走行される。上記フレーム
１１は、たとえば、アルミニウムあるいは樹脂等を材料
とする押し出し形成によって作ることができ、この場
合、長手方向に一定断面をもつことになる。また、樹脂
射出成形によって成形することも可能である。

【００２２】上記フレーム１１の内部には、上記のごと
く透明板１２に接触させられる原稿１３に向けて照明光
を照射するための発光素子１５と、上記読み取り位置１
２ａからの反射光を正立等倍に集光するレンズアレイ１
６と、こうしてレンズアレイ１６によって集光された反
射光を受光する受光素子１７とが設けられる。

【００２３】本願発明においては、上記読み取り位置１
２ａからレンズアレイ１６を介して上記受光素子１７に
いたるラインａを、上記透明板１２に対して傾斜させて
いる。そうして、上記受光素子１７を取付けるための基
板１８と、上記発光素子１５を取付けるための基板１９
とを、互いに別体に形成している。本実施例において、
上記発光素子１５は、上記透明板１２上の読み取り位置
１２ａから垂直に下がった位置に配置されており、その
基板１９の上下方向位置が、受光素子１７のための基板
１８の上下位置よりもより透明板１２に近くなるように
配置して、原稿に照射される光の光度を上げて発光素子
のエネルギ効率を高めている。

【００２４】この発光素子１５としては、たとえば、Ｌ
ＥＤチップを透明樹脂で封止した素子が用いられ、基板
１９上に等間隔にハンダ付け等によって固定されてい
る。この発光素子１５のための基板１９としては、たと
えば、紙フェノール等でできた安価なものを使用するこ
とができる。

【００２５】一方、受光素子１７は、フォトダイオード
等の単位受光素子を微小間隔で一体にシリコン基板上に
造りこんだアレイチップの形態をもっており、ベアチッ
プの状態で、熱膨張係数の小さい、たとえば、セラミッ
ク基板やガラスエポキシ基板１８上に直接ボンディング
されるとともに、かかる基板上の配線に対してワイヤボ
ンディングによって結線が図られる。

【００２６】さらに、上記のようにして受光素子１７と
透明板１２上の読み取り位置１２ａとの間を結ぶ直線上
に配置されるレンズアレイ１６は、フレーム１１内にお
いて、このレンズアレイ１６を挟むように形成された一
対の平面状の対向壁２０，２１間に、弾性挟持されるよ
うにしている。

【００２７】本実施例においては、上記発光素子１５に
近い部位に傾斜状の第一保持壁２０をフレーム１１と一
体に形成するとともにこの第一保持壁の他端部にストッ
パ段部２２を一体に設けて、上記レンズアレイ１６をこ
の第一保持壁２０に対して上記ストッパ段部２２によっ
て光軸方向の位置決めをしつつ密接保持させる一方、こ
のレンズアレイ１６の他側面と対向するようにフレーム
１１内に一体形成された平面状の第二保持壁２１とレン
ズアレイ１６の間に、ゴム等の弾性部材２３を、やや圧
縮状態において介装している。これにより、上記レンズ
アレイ１６は、光軸方向に対する正確な位置決めおよび
この光軸と直交する方向の正確な位置決めをされつつ、
各保持壁２０，２１間に弾性的に挟圧保持される。な
お、上記弾性部材２３は、たとえば、黒色ゴム等の光が
透過できない部材で形成される。

【００２８】フレーム１１に対する上記発光素子１５を
載せた基板１９の取付けは、たとえば、両面テープ等に
よって行われる。一方、上記受光素子１７を載せた基板
１８は、シリコンゴム等の弾性部材２５によって、この
基板１８の幅方向両端部上面に対する当接壁２６に押し
付けるようにして取付けられている。

【００２９】以上の構成において、発光素子１５からの
照明光は、透明板１２の表面に接触させられる原稿１３
に対して照射され、読み取り位置１２ａにおける反射光
が上記レンズアレイ１６を通して受光素子１７に正立等
倍に集光させられ、そしてこの受光素子１７によって電
気信号に変換される。

【００３０】本願発明においては、上記読み取り位置１
２ａからレンズアレイ１６を介して受光素子１７にいた
るラインａを透明板１２に対して傾斜させているため、
透明板１２から受光素子１７までの垂直方向距離を、上
記レンズアレイの共役長よりも小さくすることができ、
これにより、イメージセンサ１０の厚み方向のコンパク
ト化が可能となる。

【００３１】そして、受光素子１７を取付けるための基
板１８と、発光素子１５を取付けるための基板１９とを
別体に形成しているため、発光素子１５を取付けるため
の基板１９をたとえば、紙フェノール等の安価なものと
することによって材料コストを低減することができると
ともに、この基板１９に対して発光素子１５を取付ける
ためのハンダから飛散するフラックス分が上記受光素子
１７の受光部を汚すということがなくなり、受光素子１
７の読み取り性能の長期間維持が可能となる。

【００３２】さらに、上記レンズアレイ１６が、これを
挟むように配置された一対の対向壁２０，２１間に弾性
的に挟圧保持されているから、しかも、そのための上記
弾性部材２３は不透明な部材で形成されており、発光素
子１５からの光の一部が受光素子１７に直接到達してこ
の受光素子の読み取り性能を悪化させるということがな
く、とりわけ暗色の読み取り性能の低下を確実に回避す
ることができる。それだけではなく、上記発光素子１５
が配置される領域と、上記受光素子１７が配置される領
域とが、上記レンズアレイ１６とこれを挟持するための
弾性部材２３とによって完全に隔離されるため、発光素
子１５を取付けるために用いたハンダからの経時的なフ
ラックス成分の蒸発ならびにこの蒸発したフラックス分
の受光素子１７への付着が完璧に排除され、したがって
受光素子１７の上述した高度な読み取り性能を長期間維
持することが可能となる。

【００３３】図２は、本願発明のイメージセンサ１０の
第二の実施例を示している。図１に示した実施例と、こ
の図２に示す実施例との相違は、第一の実施例において
は、発光素子１５が透明板１２上の読み取り位置１２ａ
から垂直に下ろした方向に配置されているのに対し、こ
の第二の実施例においては、発光素子１５を、上記レン
ズアレイ１６を含む受光ラインａに対してさらに傾斜さ
せた位置に配置している点である。

【００３４】しかしながら、この第二の実施例において
も、読み取り位置１２ａからレンズアレイ１６を介して
受光素子１７にいたるラインａが傾斜させられており、
受光素子１７を取付けるための基板１８と発光素子１５
を取付けるための基板１９が互いに別体となっている点
で同じであり、しかも、上記レンズアレイ１６は、これ
を挟むようにしてフレームに一体形成された対向壁２
０，２１間に不透明弾性部材２３によって弾性挟持され
ている点で同じである。

【００３５】したがって、この第二の実施例について
も、第一の実施例と同様の作用効果を期待することがで
きる。なお各実施例について共通していえることは、レ
ンズアレイ１６を挟むようにしてフレーム内に一体形成
される対向壁２０，２１は、フレームがアルミニウムあ
るいは樹脂押し出し成形によって作られることを前提と
すると、極めて精密な平坦状となっており、かかる平坦
な対向壁の一方に弾性部材を介して押し付けるようにし
て保持されるレンズアレイ１６は、各対向壁２０，２１
に対し、イメージセンサの長手方向全長にわたって確実
な密着接触が達成され、したがって、上記発光素子１５
からの光漏れに起因する読み取り性能の低下の問題、あ
るいはフラックス分の飛散による受光素子の読み取り性
能の低下を阻止する作用効果が、イメージセンサの長手
方向全長にわたって確実化されるということである。

【００３６】もちろん、この発明の範囲は、上述の実施
例に限定されることはない。各基板の具体的材質ならび
にこの基板のフレームに対する取付け方法は、適宜選択
すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のイメージセンサの第一の実施例の拡
大横断面図である。

【図２】本願発明のイメージセンサの第二の実施例の拡
大横断面図である。

【図３】従来のイメージセンサの構造例を示す断面図で
ある。

【図４】従来のイメージセンサの他の構造例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１１ フレーム １２ 透明板 １２ａ （透明板の）読み取り位置 １３ 原稿 １５ 発光素子 １６ レンズアレイ １７ 受光素子 １８ （受光素子用）基板 １９ （発光素子用）基板 ２０ 対向壁 ２１ 対向壁 ２３ 弾性部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームの一面に読み取り原稿を接触さ
   せる透明板を配置する一方、このフレームの内部に、上
   記読み取り原稿に向けて照明光を照射する発光素子と、
   上記読み取り原稿からの反射光を正立等倍に集光するレ
   ンズアレイと、上記レンズアレイによって集光された光
   を受光する受光素子とを備えるイメージセンサにおい
   て、 上記透明板上の読み取り位置から上記レンズアレイを介
   して上記受光素子にいたるラインを上記透明板に対して
   傾斜させる一方、 上記発光素子を取付ける基板と、上記受光素子を取付け
   る基板とを互いに別体としたことを特徴とする、イメー
   ジセンサ。
2. 【請求項２】 上記レンズアレイは、上記フレーム内に
   一体形成された対向壁間に、不透明な弾性部材を介して
   密着挟持されていることを特徴とする、請求項１のイメ
   ージセンサ。