JPH08286048A - 密着型イメージセンサー素子及びこれを用いた 密着型イメージセンサー - Google Patents

密着型イメージセンサー素子及びこれを用いた 密着型イメージセンサー

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JPH08286048A
JPH08286048A JP7116477A JP11647795A JPH08286048A JP H08286048 A JPH08286048 A JP H08286048A JP 7116477 A JP7116477 A JP 7116477A JP 11647795 A JP11647795 A JP 11647795A JP H08286048 A JPH08286048 A JP H08286048A
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JP7116477A
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Mikiro Yamaguchi
幹郎 山口
Hiroshi Kojima
弘 小島
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 センサーの厚みが薄く省スペースでの使用が
可能で、しかも、縦、横の比率を自在に、且つ、縦、横
独立して画像の拡大または縮小を可能とする密着型イメ
ージセンサー素子及びこれを用いた密着型イメージセン
サーを提供する。 【構成】 光ファイバーの束を加熱、加圧により融着し
て一体化した光導プレートをその光ファイバーの向きと
交差する面で切断した切断面を有する光導プレート1と
2を並べて端面同志を互いに接合し、検知対象物である
画像面に密着させる画像光入射側の光導プレート1の端
面に等倍の画像光を伝達する光導プレートで出来たカバ
ープレート3を貼り合わせ、画像光射出側の光導プレー
ト2の端面に光電変換素子を配置し、一方の端面から入
射した画像光が光導プレートの内部を伝達され他方の端
面から射出するようにしたことを特徴とする密着型イメ
ージセンサー素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、密着型イメージセンサ
ー素子及びこれを用いた密着型イメージセンサーに関す
るものであり、詳しくは、光学レンズ系を使用しないで
画像の伝送を行え、且つ、縦、横自在に画像を拡大また
は縮小でき、光学レンズ系などを使用する場合のスペー
スが不要となる密着型イメージセンサー素子及びこれを
用いた密着型イメージセンサーに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、画像光を光学レンズ系を用いて拡
大、縮小する方法は周知であるが、この方法では、少な
くとも焦点距離を確保する必要があるため、どうしても
スペースが大きくなり既存の装置に取り付けるといった
ようなことは困難である。また、光学レンズ系の調整が
必要であり、メンテナンスが面倒である。このような理
由から、光学レンズ系を用いて画像を拡大、縮小する方
法は、主に、カメラ、電子写真複写機等に適用されてい
るが、もっと簡単に見たい画像を伝送できて、同時に拡
大、縮小も行えるという目的には、適用が困難である。
【0003】このような問題を解決する方法として、光
ファイバーを用いて画像伝送を行う方法が知られてお
り、例えば、図12に示すように、光ファイバー111
の1本1本を熱を加えて引き延ばし、これを束ねて一方
を画像との密着面112とし、他方をCCDカメラ11
3等に接続してなるイメージファイバースコープが実用
化されている。
【0004】また、図13に示すように、光ファイバー
の束を加熱、加圧により融着して一体化したイメージプ
レート121を用いて画像を1:1で伝送するのに用い
たもの(同図(a)参照)や、該イメージプレートの一
端を加熱加圧によりプレスして、画像の縮小に用いたも
の(同図(b)参照)等が知られており、前者は指紋読
み取り装置として実用化されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光ファイバーを予め1本1本を引き延ばしたものを
まとめて束ねて一体化したり、光ファイバーを束ねて一
体化しプレート状に形成したものの一端をプレスする方
法であると、成形上の理由から出来上がったものはどう
しても伝送方向に対して厚みのあるものであり、縮小率
にも限界がある。さらに、画像が縦、横自在の比率にな
るように成形することは困難である。
【0006】本発明は、上記従来の問題点に鑑み為され
たものであり、その目的とするとこは、センサーの厚み
が薄く省スペースでの使用が可能で、しかも、縦、横の
比率を自在に、且つ、縦、横独立して画像の拡大または
縮小を可能とする密着型イメージセンサー素子及びこれ
を用いた密着型イメージセンサーを提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の密着型イメージセンサー素子は、光ファイ
バーの束を加熱、加圧により融着して一体化した光導プ
レートをその光ファイバーの向きと交差する面で切断し
た切断面を有する光導プレートを複数個並べて端面同志
を互いに接合するようにして配置し、一方の端面から入
射した画像光が光導プレートの内部を伝達され他方の端
面から射出するようにしたことを特徴としている。
【0008】また、本発明の密着型イメージセンサー素
子は、検知対象物である画像面に密着させる画像光入射
側の光導プレートの端面に等倍の画像光を伝達する光導
プレートで出来たカバープレートを貼り合わせてなるこ
とを特徴としている。
【0009】また、本発明の密着型イメージセンサー
は、上記の密着型イメージセンサー素子の画像光射出側
の端面に光電変換素子を配置したことを特徴としてい
る。
【0010】さらに、本発明の密着型イメージセンサー
は、光導プレートの画像光が伝達される端面以外の部分
を半透明状に加工し、この部分に光源を配置して画像光
入射面を照明するようにしたことを特徴としている。
【0011】またさらに、本発明の密着型イメージセン
サーは、画像光入射側の光導プレートの端面を検知対象
物である画像面に常に密着するように追従させるための
サスペンション機構を設けたことを特徴としている。
【0012】
【作用】本発明によると、光学レンズ系を使用しないで
画像の拡大または縮小が行え、しかもセンサーの厚みを
薄くできるので、従来の光学レンズ系を使用したのでは
到底不可能な省スペースでの使用が可能である。
【0013】また、光導プレートの幾何形状の異なる組
み合わせにより、縦、横の比率を自在に、且つ、縦、横
それぞれ独立して画像を拡大または縮小することが可能
である。
【0014】また、センサー素子部は光導プレートを組
み合わせるだけの簡単な構造であるため、調整が不要
で、メンテナンスが簡単である。
【0015】また、撮像部分の照明に特別の方法は不要
で、どのような照明方式でも適用できるため、撮像対象
に合った光源を配置して撮像部分を照明することが可能
である。
【0016】さらに、サスペンション機構を設けること
により、撮像側の光導プレートの端面を撮像対象である
画像面に常に密着するように追従させることが出来るの
で、撮像対象の画像を安定して取り込むことが可能であ
る。
【0017】
【実施例】以下、添付図面により、本発明の実施例を詳
述する。
【0018】図1は、本発明の密着型イメージセンサー
素子の一実施例を示す斜視図であり、図2は、その側面
方向からみた図である。
【0019】本実施例に係るイメージセンサー素子は、
図1に示すように、光導プレート1と光導プレート2お
よびカバープレート3を貼り合わせたもので、カバープ
レート3の表面が撮像対象である画像面に密着させる画
像光入射側の端面であり、光導プレート2の端面Dが画
像光射出側の端面である。この光導プレート2の端面D
には、光導プレート1、2内を伝達された画像の光信号
を電気信号に変換する光電変換素子を配置し、密着型イ
メージセンサーとして使用される。本発明においては、
光電変換素子として、例えばCCDチップ等を使用する
のが好適で、一般にはいわゆるCCDパッケージ4(図
2参照)を光導プレート2の端面Dに貼り付けるなどし
て取り付ける。実際の形態としては、CCDチップをカ
メラ回路と接続して画像の判定等に用いる。具体的に
は、一般のCCDカメラ、例えば安価なボードカメラ等
を使用し、このボードカメラ等のCCDチップを光導プ
レート2の端面Dに貼り合わせた形態が可能である。
【0020】ここで、上記のイメージセンサー素子の形
成方法について図3を参照して説明する。
【0021】上記光導プレート1、2およびカバープレ
ート3は、いずれも光ファイバーの束を加熱、加圧によ
り融着して一体化してプレート状にしたものを所望の大
きさに加工したものであり、大きさは任意である。な
お、図中、各光導プレートあるいはカバープレートに付
した矢印の方向は光ファイバーの向きを示している。し
たがって、その方向に画像光が伝達されることになる。
【0022】本実施例では、上記光導プレート1は、次
のようにして作製する。すなわち、図3(a)に示すよ
うに、見たい画像の範囲(大きさ)を考慮して必要な大
きさに加工した光導プレート1(光ファイバーの向きは
図示するようなプレートの縦方向)のA面の一部をA’
面のように斜めに切削して、その切削面を光学研磨す
る。切削の方法は、通常行われている光学プリズムを加
工切削する方法を利用して行うことが出来る。また、光
学研磨の方法についても、通常、光学レンズや光学プリ
ズムの研磨で行っている方法を利用することが出来る。
【0023】上記光導プレート2についても、同図
(b)に示すように、光導プレート1の大きさを考慮し
て必要な大きさに加工した長尺状の光導プレート2(光
ファイバーの向きは図示するような長手(縦)方向)の
B面の一部をB’面のように斜めに切削して、その切削
面を光学研磨する。
【0024】このようにして作製した光導プレート1と
2について、同図(c)に示すように、光導プレート1
のC面と光導プレート2のB’面とを接合し、さらに、
光導プレート1のA’面にカバープレート3を接合す
る。このカバープレート3は、必ずしも設ける必要はな
いが、一般に密着センサー面の保護、補強という意味で
設けることが望ましい。このカバープレート3は、図示
するように、大きさは光導プレート1のA’面とほぼ同
じ大きさで、その厚み方向が光ファイバーの向きに一致
しており、その結果、画像光を等倍で伝達することが出
来るものである。接合の方法としては、アクリル系、エ
ポキシ系、UV硬化型などの透明度の高い光学レンズや
光学プリズム用の接着剤を用いて貼り合わせる方法が最
も簡便で好ましい。
【0025】このように、光導プレート1、2およびカ
バープレート3を接合することにより、図1に示すよう
なイメージセンサー素子が出来上がる。光導プレート2
の端面Dには上述したようにCCDチップ等の光電変換
素子が配置されて、密着型イメージセンサーとして使用
される。
【0026】このようなイメージセンサーを用いて画像
の縮小がどのように行われるかについて説明すると、カ
バープレート3が密着センサー面となるので、撮像対象
の画像面に密着させると、ここで取り込まれた画像光は
そのまま等倍で光導プレート1のA’面に伝達される。
光導プレート1のA’面に伝達された画像光は、光導プ
レート1内をその光ファイバーの向きに伝達され、A’
面の画像はその縦方向のみが所定の倍率に縮小されて、
C面に伝達される。C面に伝達された画像光はそのまま
光導プレート2のB’面に伝達され、さらに、光導プレ
ート2内をその光ファイバーの向きに伝達されて、今度
はB’面の画像の横方向が所定の倍率に縮小されて、D
面に射出される。つまり、A’面の大きさで取り込まれ
た画像は縦、横独立して縮小され、結果的にD面の大き
さに縮小され、CCD等を用いたカメラモジュールに直
接取り込まれる。取り込まれた画像は、適宜処理がさ
れ、種々の目的の画像の判定等に使用される。場合によ
っては、TVモニター等につないで、肉眼で観察するこ
ともできる。
【0027】以上説明したような構成からわかるよう
に、光導プレートの大きさ、形状、光ファイバーの向き
と交差する面で斜めに切断したときの切断面の大きさ、
形状など、要するに光導プレートの幾何形状の異なるも
のの組み合わせにより、縦、横の比率を自在に、且つ、
縦、横それぞれ独立して画像を縮小することが可能であ
る。勿論、光導プレートの組み合わせは本実施例に限定
されるわけではなく、光導プレートをいくつ、どのよう
に組み合わせても構わない。また、光導プレートの大き
さによって、密着面で取り込む画像の大きさを自由に変
えられるので、比較的広い面積の画像の取り込みも可能
である。
【0028】以上、主に画像を縮小する場合を説明した
が、同じ構成において、画像の拡大も可能である。つま
り、画像の射出側としたD面から画像を取り込み、これ
をA’面側に射出した場合、D面から取り込んだ画像を
A’面の大きさに拡大することが出来る。要するに、本
発明のイメージセンサー素子を用いれば、画像の拡大も
縮小も自由に可能となる。
【0029】また、本実施例のイメージセンサー素子
は、図2を見れば明らかなように、密着型で、厚さを薄
く構成できる。比較的広い面積の画像を取り込み、これ
を縮小してCCDチップ等に取り込むことを考えた場
合、画像光の射出側の端面Dは、CCDチップの大きさ
(通常、1インチ、1/2インチ、1/3インチサイズ
相当の大きさであり、CCDチップの縦、横比は3:4
である)があればよく、したがって、光導プレート1、
2の厚さはCCDチップ相当の厚さであり、カバープレ
ート3の厚さも通常3mm程度である。実際、CCDの
パッケージ4を使用した場合には、このパッケージが納
まる厚さを確保する必要があるが、全体としては、イメ
ージセンサーの厚さはせいぜい20〜30mm程度のも
のとなる。したがって、本実施例のイメージセンサー
は、狭い隙間で何らかの画像を撮像しなくてはならない
用途として、後述の製本機や、紙幣の読み取り装置のセ
ンサー部、クレジットカードのセキュリティ用のホログ
ラムの読み取り部等に適用すると好適であり、その結
果、これらの装置の小型化が可能になる。
【0030】ところで、本発明に使用する光導プレート
(カバープレートも同じ)は、前述したように、φ15
μm程度の光ファイバーが多数並んでいる状態のもので
あるが、光ファイバーは、光学レンズ系と同様な開口数
NAと呼ばれるもので規定される光の伝送特性があり、
開口数の大きいものほど光の通れる範囲(角度)が大き
い。本発明に使用する光導プレートは、撮像画像との密
着面を光ファイバーの向きと交差する面で切断している
ので、開口数が小さいものだと、切断面に垂直な画像光
は光ファイバーで伝送されず拡散してしまう恐れがある
ので、例えばNA=1位の開口数の大きいガラスファイ
バー素材を用いた光導プレートを使用することが望まし
い。ただし、開口数の大きい光ファイバーは、入射した
光の全てが伝送されず、ファイバーの外へ拡散した光が
隣のファイバーに入り、その光が伝送されて、全体とし
て画像のコントラストを低下させるという問題が生じる
ため、光ファイバーの1本1本の外側に光の吸収層をコ
ーティングしたEMAタイプと呼ばれる光ファイバーを
用いることが望ましい(これに対し、一般の光ファイバ
ーはクリアタイプという。)。これにより、光導プレー
トの他の光ファイバーへも他の光ファイバーからも光の
余分な侵入、拡散がないため、画像のコントラストは確
保される。また、光の伝送効率をさらに向上させるた
め、光ファイバーのまわりに白色層を被覆し、そのまわ
りに上記の光吸収層を被覆した三層構造のものを使用す
ることも望ましい。
【0031】本実施例のイメージセンサー素子およびイ
メージセンサーの基本的な構成は以上説明したとおりで
あるが、実際に使用する場合、密着型だと撮像面が暗い
場合が多く画像光が得られにくいので、このようなとき
には、本発明のイメージセンサーに光源を配置して、撮
像面を照明することが出来る。すなわち、光導プレート
1の画像光が伝達される端面以外の部分はあらかじめ半
透明状(スリガラス状)に加工しておき、この部分に光
源を配置する。好ましくは、LEDや液晶バックライト
等の平板状の光源を光導プレート1の背面(画像光入射
面とは反対の面)に配置すれば、光源のスペースも取ら
ないので望ましい。本発明においては、照明に特別な方
法は不要であり、どのような照明方式でもよいため、撮
像対象に合った色温度等の光源を用いることが出来る。
【0032】また、上記のEMAタイプの光ファイバー
を使用した場合には、光導プレート1の背面側から光源
で照明しても画像面へ光が伝わらないため、例えばカバ
ープレート3については通常のクリアタイプの光ファイ
バーを使用し、カバープレート3の横方向(或いは斜め
方向)から照明するように光源を配置するようにすれば
よい。
【0033】また、図11に示すように、光ファイバー
で出来た上記カバープレート3の代わりに、薄い板状の
マイクロレンズアレイ22(市販品としては商品名「セ
ルフォックレンズアレイ」等がある)を配置し、画像面
23に対して、照明光を与えるようにする方法を採るこ
とも可能である。この方法だと、光学レンズを使用する
が、画像面23と光導プレート1の入射面とは15〜2
0mm程度の間隔にすることが出来る。
【0034】またさらに、光導プレート2の画像光射出
側の端面DにCCD等を密着させずに少し距離を離して
配置し、その間に薄いレンズ系を1枚はさみ、上記端面
Dから内部へ光が入るように光源を適当な位置に配置し
て照明するような方法を採ることも出来る。端面Dから
入った照明光は、光導プレート内を伝わり、撮像面で反
射され、その画像光が再び光導プレート内を伝わり、端
面Dに射出され、レンズ系でCCD等に伝達される。こ
の方法だと、カバープレート3についてもEMAタイプ
の光ファイバーを使用することが可能である。
【0035】図5および図6は、それぞれ本発明の別の
実施例を示したもので、細長い領域の画像を撮像する場
合に好適なイメージセンサー素子の形態である。
【0036】図5の方は、横長の場合、図6の方は、縦
長の場合にそれぞれ好適であり、いずれも図1に示した
ものとは形状は異なるが、光導プレート1、2とカバー
プレート3とを接合することにより形成されている。
【0037】このようなイメージセンサー素子を用いる
と、細長い画像を例えば縦、横比3:4のCCDセンサ
ーに撮像することが出来る。たとえば、長尺方向が10
0〜200mm、短尺方向が10〜20mmなどの縦、
横比が10〜20倍位ある画像を撮像する場合、縦横の
縮小(拡大も)が自在のため、CCDカメラ等に取り込
める。具体的には、本の背表紙などの細長い領域に印刷
された文字のズレや文字の有無の検査などのセンサーと
して、あるいは、カレンダーが金具の輪で綴られている
場合の金具の有無の検査などのセンサーとして使用する
ことが可能である。
【0038】図7および図8は、それぞれ、本発明に係
る密着型イメージセンサーを製本機に取り付けた場合の
概略的な構成を示す断面図である。図7は、一般に横型
製本機と呼ばれているものに取り付けた場合を、図8
は、縦型製本機に取り付けた場合を示している。
【0039】図中、10は本発明に係る密着型イメージ
センサー素子、11は照明用の光源、12はCCDチッ
プ、13はカメラ回路、14はフィーダーの置き台、1
5は刷本、16はグリッパーで刷本をくわえるようにし
たシリンダー、17は引き出された刷本である。
【0040】本発明の密着型イメージセンサーは、刷本
が載置されたフィーダーの置き台14の様な狭いスペー
スに取り付けることが出来るので、製本機を改造する必
要がなく、また、このセンサーが製本作業に邪魔になる
ようなこともない。すなわち、製本機の種類に関係なく
取り付けられ、刷本の画像を取り込んで、乱丁、落丁な
どの各種の画像検査が行える。また、広い面積の画像を
取り込むことが出来るので、刷本の検査する画像の面積
が大きくなるため、いわゆる情報が多くなり、検査の安
定性が増す。
【0041】図9および図10は、同じく本発明に係る
密着型イメージセンサーを製本機に取り付けた場合であ
って、特にサスペンション機構を設けた場合の概略的な
構成を示す断面図である。図9は、先端部サスペンショ
ン機構を、図10は、4方懸架サスペンション機構を示
している。
【0042】図中、10は本発明に係る密着型イメージ
センサー素子、11は照明用の光源、12はCCDチッ
プ、13はカメラ回路、14はフィーダーの置き台(フ
ィーダー板)、18は支持枠、19は支持枠18の中心
軸、20はスプリングダンパー、21はサスペンション
架台である。
【0043】このようなサスペンション機構を設けるこ
とにより、イメージセンサーが、撮像対象である画像面
に常に密着するように付勢されるので、画像面の浮きが
あった場合でも、それに追従させることが出来るので、
撮像対象の画像を安定して取り込むことが可能である。
【0044】なお、このようなサスペンション機構を設
けない場合であっても、本発明に係る密着型イメージセ
ンサーは、画像面に対して1〜5mm程度の隙間が出来
ても撮像することが可能であり、また、走行している画
像面に対しても、CCDカメラのシャッタ機能を使用し
てその静止画像を取り込むことが可能である。
【0045】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の密
着型イメージセンサー素子およびイメージセンサーによ
れば、光学レンズ系を使用しないで画像の拡大または縮
小が行え、しかもセンサーの厚みを薄くできるので、従
来の光学レンズ系を使用したのでは到底不可能な省スペ
ースでの使用が可能である。
【0046】また、光導プレートの幾何形状の異なるも
のの組み合わせにより、縦、横の比率を自在に、且つ、
縦、横それぞれ独立して画像を拡大または縮小すること
が可能である。
【0047】また、センサー素子部は光導プレートを組
み合わせて接合しただけの簡単な構造であるため、調整
が不要で、メンテナンスが簡単に行える。
【0048】また、撮像部分の照明に特別の方法は不要
で、どのような照明方式でも適用できるため、撮像対象
に合った光源を配置して撮像部分を照明することが可能
である。
【0049】さらに、サスペンション機構を設けること
により、撮像側のセンサー面を撮像対象である画像面に
常に密着するように追従させることが出来るので、画像
面の浮き等があっても撮像対象の画像を安定して取り込
むことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の密着型イメージセンサー素子の一実施
例を示す斜視図である。
【図2】上記一実施例の側面方向からみた図である。
【図3】上記一実施例の形成方法を示す斜視図である。
【図4】上記一実施例において、どのように画像が縮小
されるのかを説明するための図である。
【図5】本発明の密着型イメージセンサー素子の他の実
施例を示す斜視図である。
【図6】本発明の密着型イメージセンサー素子のその他
の実施例を示す斜視図である。
【図7】本発明の密着型イメージセンサーを横型製本機
に取り付けた場合の概略的な構成を示す断面図である。
【図8】本発明の密着型イメージセンサーを縦型製本機
に取り付けた場合の概略的な構成を示す断面図である。
【図9】本発明の密着型イメージセンサーを製本機に取
り付けたときにサスペンション機構を設けた場合の概略
的な構成を示す断面図である。
【図10】本発明の密着型イメージセンサーを製本機に
取り付けたときにサスペンション機構を設けた場合の概
略的な構成を示す断面図である。
【図11】本発明の密着型イメージセンサー素子の別の
実施例を示す側図面である。
【図12】従来例を示す概略的な斜視図である。
【図13】従来例を示す概略的な斜視図である。
【符号の説明】 1 光導プレート 2 光導プレート 3 カバープレート 4 CCDパッケージ 10 イメージセンサー素子 11 照明用光源 12 CCDチップ 13 カメラ回路 14 フィーダーの置き台 15 刷本 16 シリンダー 17 引き出された刷本 18 支持枠 19 支持枠の中心軸 20 スプリングダンパー 21 サスペンション架台 22 マイクロレンズアレイ 23 画像面 111 光ファイバー 112 密着面 113 CCDカメラ 121 イメージプレート

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光ファイバーの束を加熱、加圧により融
    着して一体化した光導プレートをその光ファイバーの向
    きと交差する面で切断した切断面を有する光導プレート
    を複数個並べて端面同志を互いに接合するようにして配
    置し、一方の端面から入射した画像光が光導プレートの
    内部を伝達され他方の端面から射出するようにしたこと
    を特徴とする密着型イメージセンサー素子。
  2. 【請求項2】 検知対象物である画像面に密着させる画
    像光入射側の光導プレートの端面に等倍の画像光を伝達
    する光導プレートで出来たカバープレートを貼り合わせ
    てなることを特徴とする請求項1記載の密着型イメージ
    センサー素子。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の密着型
    イメージセンサー素子の画像光射出側の端面に光電変換
    素子を配置したことを特徴とする密着型イメージセンサ
    ー。
  4. 【請求項4】 光導プレートの画像光が伝達される端面
    以外の部分を半透明状に加工し、この部分に光源を配置
    して画像光入射面を照明するようにしたことを特徴とす
    る請求項3記載の密着型イメージセンサー。
  5. 【請求項5】 画像光入射側の光導プレートの端面を検
    知対象物である画像面に常に密着するように追従させる
    ためのサスペンション機構を設けたことを特徴とする請
    求項3記載の密着型イメージセンサー。
JP7116477A 1995-04-18 1995-04-18 密着型イメージセンサー素子及びこれを用いた 密着型イメージセンサー Pending JPH08286048A (ja)

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