KR101647268B1

KR101647268B1 - 이미지 센서

Info

Publication number: KR101647268B1
Application number: KR1020157025609A
Authority: KR
Inventors: 아키코 후지우치; 세이이치 마츠무라
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2016-08-09
Also published as: US10021265B2; CN105052119A; JP6049860B2; WO2014148238A1; TW201514930A; KR20150121093A; TWI530916B; US20160261763A1; DE112014001559B4; DE112014001559T5; JPWO2014148238A1; CN105052119B

Abstract

이미지 센서(100)는 판독 대상에 조사되고, 판독 대상에서 반사된 광을 집속하는 렌즈체(4)와, 렌즈체(4)에서 집속된 광을 수광하는 센서(6)와, 센서(6)가 탑재되어 있는 센서 기판(7)과, X방향으로 연장하는 케이싱 장착면(9a)과, 케이싱 장착면(9a)의 측면에 형성되고, 센서 기판(7)의 ＋Y측이 접촉하는 센서 기판 장착 기준면(9b)을 갖고, 센서 기판(7)을 보지하는 기판 보지판(9)과, 케이싱 장착면(9a)이 체결되는 것에 의해, 기판 보지판(9)을 고정 또는 보지하는 제 1 케이싱(1)을 구비한다.

Description

이미지 센서{IMAGE SENSOR}

본 발명은 복합기나 지폐 판독 장치 등에 이용되는 이미지 센서에 관한 것이다.

이미지 센서는 케이싱 내에 조립된 광원으로부터 발광되는 조사광을 판독 대상에 조사하여, 판독 대상에서 반사된 광을 렌즈 등의 결상 광학계를 거쳐서 광전변환 소자 상에 결상시켜서, 화상 정보를 얻고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 기재된 이미지 센서는, 센서 IC가 직선 형상으로 나열된 센서 기판이, 나사 등의 고정 부재로 센서 프레임에 고정되어 있다.

일본 공개 특허 제 2003-189062 호 공보

특허문헌 1에 기재된 이미지 센서에서는, 수광부에 상당하는 센서 IC가 나열된 센서 기판이 케이싱에 상당하는 센서 프레임에 나사로 직접 체결되어 있다. 이 때문에, 센서 IC는, 센서 기판이 센서 프레임에 체결될 때의 텐션을 받는 것에 의해, 특성 변동을 일으킬 우려가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해소하기 위해 이루어진 것이며, 수광부가, 센서 기판이 케이싱에 체결될 때의 텐션의 영향을 받기 어려운 이미지 센서를 얻는다.

본 발명에 따른 이미지 센서는, 결상 광학계와, 수광부와, 센서 기판과, 기판 보지판과, 케이싱을 구비한다. 결상 광학계는 피조사체에 조사되고, 피조사체에서 반사된 광을 집속한다. 수광부는 결상 광학계에서 집속된 광을 수광한다. 센서 기판은 수광부가 탑재되어 있다. 기판 보지판은 주주사 방향으로 연장하는 단차부와, 단차부의 측면에 형성되고, 센서 기판의 부주사 방향의 일단측이 접촉하는 기준면을 갖고, 센서 기판을 보지한다. 케이싱은 단차부의 면이 체결되는 것에 의해, 기판 보지판을 고정 또는 보지한다.

본 발명에 의하면, 센서 기판을 보지하는 기판 보지판이 케이싱에 고정 또는 보지되어 있으므로, 수광 소자에 체결시의 텐션에 의한 특성 변동이 발생하지 않는 성능이 안정된 이미지 센서를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 이미지 센서의 분해도,
도 2는 실시형태 1에 따른 이미지 센서의 외관도,
도 3은 실시형태 1에 따른 이미지 센서를 주주사 방향에서 바라본 측면도,
도 4는 실시형태 1에 따른 이미지 센서의 부주사 방향 단면도,
도 5는 도 4에 있어서의 기판 보지판의 확대도,
도 6은 실시형태 1에 따른 이미지 센서의 광로 예를 도시하는 도면,
도 7은 본 발명의 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 분해도,
도 8은 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 사시도,
도 9는 실시형태 2에 따른 이미지 센서를 부주사 방향에서 바라본 측면도,
도 10은 실시형태 2에 따른 이미지 센서를 주주사 방향에서 바라본 측면도,
도 11은 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 봉지판(封止板)을 제거했을 때, 이미지 센서를 주주사 방향에서 바라본 측면도,
도 12는 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 브래킷(bracket)을 제거했을 때, 이미지 센서를 주주사 방향으로 바라본 측면도,
도 13은 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 부주사 방향 단면도,
도 14는 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 주주사 방향 단면도,
도 15는 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 광로 예를 도시하는 도면.

(실시형태 1)

본 발명의 실시형태 1에서는 이미지 센서의 구성, 및 이미지 센서의 제조 방법을 설명한다. 본원 명세서에 있어서, 판독 대상이란, 광원으로부터 발광되는 조사광을 받는 것에 의해, 이미지 센서로부터 화상으로서 판독되는 피조사체이다. 본원 명세서에 있어서, 판독 대상의 반송이란, 판독 대상 자체가 반송되는 경우에 더해, 판독 대상에 대해서 이미지 센서 자체가 부주사 방향으로 움직이는 경우도 포함한다.

이하, 실시형태 1에 대해 도 1 내지 도 5를 이용하여 설명한다. 실시형태 1에서는 직교 좌표계 XYZ를 이하와 같이 정의한다. 이미지 센서(100)의 주주사 방향을 X축, 부주사 방향을 Y축으로 한다. X축 및 Y축에 직교하는 방향을 Z축으로 한다. 판독 대상은 이미지 센서(100)의 Z축 방향으로 배치된다. 이미지 센서(100)로부터 판독 대상의 방향을 Z축의 양의 방향으로 한다. 이하, 주주사 방향을 X방향, 부주사 방향을 Y방향이라고 한다. Z방향은 초점 심도의 방향이다. 또한, 이미지 센서(100)의 판독 대상측을 ＋Z측, 그 반대측을 -Z측이라고 한다. 마찬가지로, 주주사 방향의 일방측을 ＋X측, 타방측을 -X측이라고도 한다. 또한, 부주사 방향의 일방측을 ＋Y측, 타방측을 -Y측이라고도 한다. 게다가, 실시형태 1에 대해서는, 이미지 센서(100)의 판독 폭이란, 이미지 센서(100)가 판독할 수 있는 직선의 길이이다. 보다 상세하게는, 판독 폭이란, 주주사 방향을 따른 직선의 길이이다. 도면 중, 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

도 1은 실시형태 1에 따른 이미지 센서의 분해도이다. 도 2는 실시형태 1에 따른 이미지 센서의 외관도이다. 도 3은 실시형태 1에 따른 이미지 센서를 주주사 방향에서 바라본 측면도이다. 도 4는 실시형태 1에 따른 이미지 센서의 부주사 방향 단면도이다. 부주사 방향 단면이란, 주주사 방향으로 직교하는 면이다. 즉, 부주사 방향 단면이란, YZ면 단면이다. 도 5는 도 4에 있어서의 기판 보지판의 확대도이다.

이미지 센서(100)는 제 1 케이싱(1)과, 제 1 투명판(2)과, 렌즈체(결상 광학계)(4)와, 센서(수광부)(6)와, 센서 기판(7)과, 기판 보지판(9)과, 신호 처리 기판(10)과, 브래킷(11)을 구비하고 있다.

제 1 케이싱(1)은 금속이나 수지 등의 성형성이 좋은 재료를 이용하고, 압출이나 사출 성형, 또는 절삭 가공 등에 의해서 제조된 프레임이다. 제 1 케이싱(1)의 ＋Z측의 면에는, 개구(1f)가 형성되어 있다. 개구(1f)의 가장자리 부분에는, 제 1 투명판(2)을 지지하는 단차 부분(1g)이 형성되어 있다. 단차 부분(1g)의 단차는, 적어도 X방향을 따라서 계단 형상으로 형성되어 있다. 개구(1f)는 광이 통과하는 광로가 된다. 이 때문에, 개구(1f)는, X방향의 길이가 판독 폭보다 크고, Y방향의 길이가 렌즈체(4)의 Y방향의 길이보다 크게 형성되어 있다. 또한, 제 1 케이싱(1)에는, X방향으로 연장하는 구멍이 형성되어 있다. 구멍의 Y방향 및 Z방향의 길이는, 렌즈체(4) 및 렌즈 지지판(5)의 각각의 Y방향 및 Z방향의 길이보다 크다.

제 1 케이싱(1)은 YZ면 단면이 볼록형 형상으로 형성되어 있다. 제 1 케이싱(1)은 평면부(1h)와 돌출부(1i)를 갖는다. 돌출부(1i)에는, 렌즈체(4)를 수납하는 렌즈체 수납부(1e)가 형성되어 있다. 돌출부(1i)의 첨단은 제 1 투명판(2)을 지지하고 있다.

제 1 케이싱(1)의 -Z측의 표면에는, 센서 구동 기판(8) 및 기판 보지판(9)을 보지하기 위해 보지 홈이 형성되어 있다. 보지 홈은 X방향을 따라서 직선 형상으로 형성되어 있다. 보지 홈은 Y방향으로 어긋난 위치에 형성되어 있다. 또한, 제 1 케이싱(1)의 -Z측의 표면에는, Z방향으로 깊은 홈이 형성되어 있다. 해당 홈은, 제 1 케이싱(1)이 센서 기판(7) 상의 실장 부품과 간섭되지 않도록, Y방향 및 Z방향의 길이가 실장 부품보다 크게 형성되어 있다.

제 1 케이싱(1)의 ＋X측 및 -X측의 표면에는, 브래킷 장착 구멍(1a)이 형성되어 있다. 제 1 케이싱(1)의 ＋Y측 및 -Y측의 표면에는, 커버 장착 구멍(1b)이 형성되어 있다. 광원 장착 기준면(1d)에는, 광원 장착 구멍(1c)이 형성되어 있다.

제 1 케이싱(1)의 광원 장착 기준면(1d)과 제 1 투명판(2)을 탑재하는 면 사이에는, XZ 평면에 대해 경사지는 면(1j)이 형성되어 있다. 이 때문에, 돌출부(1i)는, ＋Z측을 향하여, YZ면 단면이 가늘어지도록 형성되어 있다.

제 1 투명판(2)은 예를 들면, 유리나 수지로 성형되어 있다. 제 1 투명판(2)은 개구(1f)를 덮는 커버로서 기능한다. 제 1 투명판(2)은 판독 대상에서 반사된 광의 감쇠를 억제하기 위해서 투명한 재료로 구성되어 있다. 판독 대상은 제 1 투명판(2)에 대해서 ＋Z측에 떨어진 위치에 배치된다. 광은 제 1 투명판(2)을 투과하여 렌즈체(4)에 입사한다.

또한, 제 1 투명판(2)은 UV 컷 유리 또는 IR 컷 유리로 구성되어도 좋다. 이것에 의해, 제 1 투명판(2)에는, 자외광 또는 적외광을 차단하는 광학 파장 선택 기능을 갖게 하는 것이 가능해진다.

시일(3)은 양면이 접착면이 되는 시트 형상의 재료로 구성된다. 시일(3)은 길이가 단차 부분(1g)의 X방향 및 Y방향의 길이보다 작게 형성되어 있다. 시일(3)의 중앙부에는, 제 1 투명판(2)을 투과하는 광을 차단하지 않도록, 개구부가 형성되어 있다.

렌즈체(4)는 광을 수속하여 결상하는 광학 부재[예를 들면, 로드 렌즈 어레이(rod lens array), 매크로 렌즈 어레이 등의 렌즈 어레이] 또는 광학 부재를 복합한 것(예를 들면, 미러군과 렌즈를 조합한 것과 같은 결상 광학계)이다. 센서(6)는, 렌즈체(4)를 통과한 광을 수광하는 센서 IC(수광 소자)로 이루어지는 센서 어레이이다.

실시형태 1에서는, 렌즈체(4)가 로드 렌즈 어레이인 것으로 하여 설명을 실행한다. 로드 렌즈 어레이는, 정립 등배의 상을 맺는 로드 렌즈가 X방향으로 다수 배열되어 프레임 등에서 형성된 것이다. 실시형태 1에서는, 간략화를 위해, 렌즈체(4)로서, X방향으로 가늘고 긴 상자 형상의 외형만을 도시한다.

렌즈 지지판(5)은 X방향으로 연장하는 판재이며, 렌즈체(4)를 보강한다.

센서 기판(7)은, 센서(6)가 X방향으로 판독 폭의 길이에 대응하도록, 센서(6)가 실장된 판재이다. 센서 기판(7)은 X방향으로 연장한다. 센서(6)는 광전변환 소자이다. 센서(6)는, 센서 구동 기판(8)에 와이어 본딩 등을 이용하여 전기적으로 접속된다. 센서(6)는 렌즈체(4)에서 수속된 광을 수광하여 광전변환을 실행한다. 센서(6)는 센서 구동 기판(8)과 전기적으로 접속되는 것에 의해, 센서 구동 기판(8)에 의해서 구동된다. 센서(6)는 전기 신호로 변환한 광을 센서 구동 기판(8)에 출력한다.

센서 구동 기판(8)은 X방향으로 연장하는 회로 기판이다. 센서 구동 기판(8)은 신호 처리 기판(10)과 접속 가능한 커넥터(8a)를 갖고 있다. 센서 구동 기판(8)은 제 1 케이싱(1)에 고정되기 위한 끼워맞춤 구멍(8b)을 갖는다. 센서 구동 기판(8)은 센서(6)를 구동하기 위한 회로와 해당 회로에 접속하기 위한 패드 등을 갖고 있다.

기판 보지판(9)은 X방향 및 Y방향으로 연장하는 판재이다. ＋Z방향에서 보면, 기판 보지판(9)은 케이싱 장착면(9a)과, 센서 기판 장착 기준면(9b)과, 보강 구조(9d)와, 끼워맞춤 구멍(9e)과, 끼워맞춤 구멍(9f)을 갖는다. 케이싱 장착면(9a)은 Y방향 단부에 형성되어 있다. 케이싱 장착면(9a)은 ＋Z측으로 돌출되어 있다. 센서 기판 장착 기준면(9b)은 케이싱 장착면(9a)과 본체면(9g) 사이에 형성되어 있는 면이다. 보강 구조(9d)는 기판 보지판(9)의 -Z측으로 돌출되어 있다. 보강 구조(9d)는 X방향으로 연장하고 있다. 센서(6)는 보강 구조(9d)의 ＋Z측에 배치된다. 케이싱 장착면(9a)은 X방향으로 연장한다. 케이싱 장착면(9a)은 본체면(9g)과 평행이다. 센서 기판 장착 기준면(9b)은 본체면(9g)에 대해서 수직이다. 끼워맞춤 구멍(9e)은 기판 보지판(9)을 제 1 케이싱(1)에 고정하기 위한 구멍이다. 끼워맞춤 구멍(9e)은 케이싱 장착면(9a) 상에 마련된다. 끼워맞춤 구멍(9f)은 기판 보지판(9)과 센서 구동 기판(8)을 제 1 케이싱(1)에 고정하기 위한 구멍이다. 끼워맞춤 구멍(9f)은 본체면(9g) 상에 마련된다.

또한, 보강 구조(9d)는 X방향으로 연장하고 있다. 이 때문에, 나사(14)에 의해, 기판 보지판(9)을 제 1 케이싱(1)에 고정할 때, 기판 보지판(9)에 발생하는 뒤틀림이나 변형을 억제할 수 있다. 또한, 기판 보지판(9)에 발생하는 X방향의 휨을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 센서(6) 및 제 1 케이싱(1)은 상대적으로 높은 위치 정밀도가 확보된다.

신호 처리 기판(10)은 회로 기판이다. 센서 구동 기판(8)과 접속 가능한 커넥터(10a)와, 광원 구동용 커넥터(10b)와, 커넥터(10c)와, 끼워맞춤 구멍(10d, 10e)을 갖고 있다. 커넥터(10a)는, 센서 구동 기판(8)에 접속되기 위한 커넥터이다. 커넥터(10c)에 대해서는 도시하지 않는다. 커넥터(10c)는 외부 기기에 접속되기 위한 커넥터이다. 신호 처리 기판(10)은 제 1 케이싱(1)에 고정하기 위한 끼워맞춤 구멍(10e)을 갖는다. 또한, 센서 구동 기판(8)은 광원(20)을 구동하는 전원 회로와, 신호 처리 회로인 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)를 갖는다. 신호 처리 기판(10)과 센서 구동 기판(8)은 필요에 따라 일체화되어도 좋다.

브래킷(11)은 YZ 평면에 평행한 면과, XY 평면에 평행한 면을 갖는 대략 L자 형상의 부재이다. 브래킷(11)은 금속판 등으로 구성된 판재로 이루어진다. 브래킷(11)은 YZ 평면에 평행한 면에, 케이싱 끼워맞춤 구멍(11a)과 봉지판 끼워맞춤 구멍(11b)을 갖는다. 브래킷(11)의 YZ 평면에 평행한 면은, 제 1 케이싱(1)의 ＋X측 및 -X측의 개구와 동일한 정도 또는 그 이상의 면적으로 형성되어 있다. 이 때문에, 브래킷(11)의 YZ 평면에 평행한 면은, 제 1 케이싱(1)과 조립했을 때에 제 1 케이싱(1)의 ＋X측 및 -X측의 개구를 막는 것이 가능하다. 브래킷(11)은 대략 L자 형상을 기본 구성으로 하고, 필요한 강도에 따라, 예를 들면 상자 형상으로 하는 등의 보강 구조가 마련되어도 좋다.

봉지판(12)은 YZ 평면에 평행한 면을 갖는 판재이다. 봉지판(12)은 금속판 등으로 구성된다. 봉지판(12)은 브래킷(11)에 고정되기 위한 구멍으로서 끼워맞춤 구멍(12a)을 갖는다.

커버(13)는 ＋Z측으로 개구한 상자체이다. 커버(13)는 금속판이나 성형품 등으로 형성된다. 커버(13)는 끼워맞춤 구멍(13a)을 갖는다.

나사(14) 또는 스페이서-나사(31)는 실시형태 1에 대해 체결 부재로서 이용된다. 즉, 나사(14) 또는 스페이서-나사(31)는 제 1 케이싱(1)에 대해, 렌즈 지지판(5)과, 센서 구동 기판(8)과, 기판 보지판(9)과, 신호 처리 기판(10)과, 커버(13)와, 브래킷(11)을 체결한다. 또한, 나사(14) 또는 스페이서-나사(31)는 브래킷(11)과 봉지판(12)을 체결한다. 나사(14) 또는 스페이서-나사(31)는, 각각의 체결점이 필요로 하는 강도에 적절한 체결 강도 및 개수로 최적화되는 것이 당연한 것은 말할 필요도 없다.

다음에, 실시형태 1에 따른 이미지 센서(100)의 제조 방법에 대해 설명한다. 제 1 투명판(2)은 시일(3)에 의해서, 개구(1f)에 고정된다.

렌즈 지지판(5) 및 렌즈체(4)는 접착제나 양면 테이프 등을 이용하여 접착된다. 또한 렌즈 지지판(5) 및 렌즈체(4) 중 어느 쪽도 단수일 필요는 없고, 복수 부재가 서로 연결된 구성이어도 좋다. 렌즈체(4)를 지지하는 렌즈 지지판(5)은 제 1 케이싱(1)에 삽입되어 보지된다. 이것에 의해, 렌즈체(4)의 초점은 판독 대상이 반송되는 면에 맞도록 배치된다.

센서 기판(7) 및 센서 구동 기판(8)은 기판 보지판(9)에 장착된다. 이것에 의해, 기판 보지판(9)은 센서 기판(7) 및 센서 구동 기판(8)을 ＋Z측에서 보지한다. 센서 기판(7)은 접착제나 테이프 등을 이용하여 기판 보지판(9)에 접착된다. 센서 기판(7)이 기판 보지판(9)에 접착될 때에, 센서 기판 장착 기준면(9b)에 대해서 센서 기판(7)의 ＋Y측의 면이 접촉하는 것에 의해, 센서 기판(7) 및 기판 보지판(9)은, Y방향 및 Z방향에 있어서, 상대적으로 위치 정밀도가 확보된다. 센서(6)는 센서 기판(7) 상에 실장된다. 센서 구동 기판(8)은, 기판 보지판(9)의 본체면(9g)에 접촉하는 것에 의해, 센서 기판(7)과 평행하게 배치된다. 게다가, 센서 구동 기판(8)은, 끼워맞춤 구멍(9f)과 끼워맞춤 구멍(8b)이 Z방향으로 겹쳐지도록 배치된 후, 접착제나 테이프 등을 이용하여 접착된다.

센서 구동 기판(8)은 끼워맞춤 구멍(8b)과 끼워맞춤 구멍(9f)에 삽입되는 스페이서-나사(31)에 의해서 제 1 케이싱(1)에 보지된다. 이 때문에, 커넥터(8a)가 광원 구동용 커넥터(10b)에 접속되거나 분리되거나 하는 경우여도, 센서 구동 기판(8)과 제 1 케이싱(1)의 부착 상태가 변하는 일은 없다. 이 때문에, 센서 구동 기판(8)과 제 1 케이싱(1)의 부착 상태는 안정된다. 기판 보지판(9)은 끼워맞춤 구멍(9e)과 끼워맞춤 구멍(9f)에 삽입되는 스페이서-나사(31)에 의해서 제 1 케이싱(1)에 고정된다.

끼워맞춤 구멍(9e)은 센서(6)의 ＋Y측에 형성되어 있다. 끼워맞춤 구멍(9f)은 센서(6)의 -Y측에 형성되어 있다. 센서(6)는, Y방향에 있어서, 끼워맞춤 구멍(9e)과 끼워맞춤 구멍(9f)의 중간에 배치되어 있다. 기판 보지판(9)은 끼워맞춤 구멍(9e)에 삽입되는 스페이서-나사(31)의 텐션을 받는다. 기판 보지판(9)은 끼워맞춤 구멍(9f)에 삽입되는 스페이서-나사(31)의 텐션을 받는다. 이것에 의해, 기판 보지판(9)은 ＋Z측을 향해 보지된다. 이 때문에, 센서(6)는 기판 보지판(9)에 의해, ＋Z측을 향해 보지된다. 센서(6)는, 센서 기판(7) 및 기판 보지판(9)이 스페이서-나사(31)에 의해서 제 1 케이싱(1)에 고정되어도, 스페이서-나사(31)의 체결시의 텐션의 영향을 받기 어렵다. 이 때문에, 센서(6)는 체결시의 텐션에 의한 특성 변동을 받지 않는다. 이것에 의해, 센서(6)는 안정되어 보지된다. 또한, 센서 기판(7)과 기판 보지판(9)을 제 1 케이싱(1)에 고정하는 수단은 스페이서-나사(31)에 한정하지 않고, 리벳에 의한 끼워맞춤이나 접착 등이어도 좋다.

신호 처리 기판(10)은, 커넥터(10a)가 커넥터(8a)에 끼워맞춤되는 것에 의해, 센서 구동 기판(8)과 전기적으로 접속된다. 끼워맞춤 구멍(10d)과 끼워맞춤 구멍(9e)은 Z방향으로 겹쳐진다. 끼워맞춤 구멍(9e)에 삽입된 스페이서-나사(31)의 나사 구멍과 끼워맞춤 구멍(10d)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 기판 보지판(9)과 신호 처리 기판(10)은 체결된다. 게다가, 끼워맞춤 구멍(10e)과 끼워맞춤 구멍(9f)은 Z방향으로 겹쳐진다. 끼워맞춤 구멍(9f)에 삽입된 스페이서-나사(31)의 나사 구멍과 끼워맞춤 구멍(10e)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 기판 보지판(9)과 신호 처리 기판(10)은 보다 강고하게 체결된다. 이것에 의해, 신호 처리 기판(10)은 제 1 케이싱(1)에 간접적으로 고정된다. 또한, 신호 처리 기판(10)과 센서 구동 기판(8)을 일체화했을 경우는, 센서 구동 기판(8)을 제 1 케이싱(1)에 고정함으로써, 신호 처리 기판(10)이 제 1 케이싱(1)에 고정되는 것은 말할 필요도 없다.

브래킷(11)은 케이싱 끼워맞춤 구멍(11a)과 제 1 케이싱(1)의 브래킷 장착 구멍(1a)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 제 1 케이싱(1)에 고정된다.

봉지판(12)은 끼워맞춤 구멍(12a)과 브래킷(11)의 봉지판 끼워맞춤 구멍(11b)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 브래킷(11)에 고정된다.

커버(13)는 끼워맞춤 구멍(13a)과 제 1 케이싱(1)의 커버 장착 구멍(1b)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 제 1 케이싱(1)에 고정된다.

다음에, 실시형태 1에 있어서의 화상 정보의 흐름에 대해 설명한다. 도 6는 실시형태 1에 따른 이미지 센서의 광로 예를 도시하는 도면이다. 광원(20)은 판독 대상(30)을 사이에 두어 이미지 센서(100)에 대향해서 배치된다. 광원(20)으로부터의 광은 판독 대상(30)을 투과하여 이미지 센서(100)에 입사한다. 이미지 센서(100)에 입사한 광은 제 1 투명판(2)을 투과하여 렌즈체(4)를 거쳐서 센서(6) 상에 결상한다. 이것에 의해, 판독 대상(30)의 화상 정보는 광으로서 센서(6) 상에 결상한다. 광전변환된 광은, 센서(6)로부터 센서 구동 기판(8)을 거쳐서 신호 처리 기판(10)에 도달하고, 커넥터(10c)를 거쳐서 이미지 센서(100)의 외부 기기에 출력된다. 이것에 의해, 판독 대상(30)의 화상 정보는 전기 신호로서, 이미지 센서(100)의 외부 기기에 출력된다. 또한, 광원(20)을 판독 대상(30)에 대해서 이미지 센서(100)와 동일한 측에 배치하는 경우, 광원(20)으로부터 조사된 광은, 판독 대상(30)에서 반사되어 이미지 센서(100)로 입사하는 점이 다르지만, 이미지 센서(100)에의 입사 후의 동작은 마찬가지이다.

다음에, 실시형태 1에 있어서의 효과를 설명한다. 기판 보지판(9)은 끼워맞춤 구멍(9e)에 삽입되는 스페이서-나사(31)의 텐션을 받는다. 기판 보지판(9)은 끼워맞춤 구멍(9f)에 삽입되는 스페이서-나사(31)의 텐션을 받는다. 이것에 의해, 기판 보지판(9)은 ＋Z측을 향해 보지된다. 이 때문에, 센서 기판(7) 및 센서(6)는 기판 보지판(9)에 의해, ＋Z측을 향해 보지된다. 센서(6)는, 센서 기판(7) 및 기판 보지판(9)이 스페이서-나사(31)에 의해서 제 1 케이싱(1)에 고정되어도, 스페이서-나사(31)의 체결시의 텐션의 영향을 받기 어렵다. 센서 기판(7)의 ＋Y측의 면은 센서 기판 장착 기준면(9b)에 접촉한다. 끼워맞춤 구멍(9e) 및 끼워맞춤 구멍(9f)에는, 스페이서-나사(31)가 삽입된다. 이것에 의해, 센서 기판(7) 및 기판 보지판(9)은, Y방향 및 Z방향에 있어서, 상대적으로 높은 위치 정밀도가 확보된다. 결과적으로, 센서 기판(7) 및 센서(6)는, Y방향 및 Z방향으로 고정밀도로 위치가 결정된 상태에서, 제 1 케이싱(1) 및 기판 보지판(9)에 보지되게 된다. 센서 구동 기판(8)은, 끼워맞춤 구멍(8b)과 끼워맞춤 구멍(9f)에 삽입되는 스페이서-나사(31)에 의해서 제 1 케이싱(1)에 보지된다. 이 때문에, 커넥터(8a)가 광원 구동용 커넥터(10b)에 접속되거나 분리되거나 하는 경우여도, 센서 구동 기판(8)과 제 1 케이싱(1)의 부착 상태가 변할 일은 없다. 이것에 의해, 센서 구동 기판(8)과 제 1 케이싱(1)의 부착 상태는 안정된다. 또한, 신호 처리 기판(10)이 스페이서-나사(31)에 의해서 기판 보지판(9)이 체결되었을 때에, 신호 처리 기판(10)은 기판 보지판(9)보다 ＋Y측으로 길게 늘어나고 있다. 이것에 의해, 신호 처리 기판(10)의 ＋Y측에, 커넥터(10a)를 포함한 전기 부품을 표리면에 실장하는 것이 가능한 구성이 되어 있다.

또한, 보강 구조(9d)는 기판 보지판(9)의 -Z측으로 돌출되어 있다. 이것에 의해, 기판 보지판(9)은 컴팩트하면서도, 센서(6)를 Z방향으로 양호한 정밀도로 보지하는 충분한 강성을 얻을 수 있다.

다음에, 실시형태 1의 이미지 센서(100)의 방진 효과에 대해서 설명한다. 개구(1f)는 제 1 투명판(2)으로 봉지되어 있다. 제 1 케이싱(1)의 -Z측의 개구는 센서 구동 기판(8) 및 기판 보지판(9)에 의해서 봉지되어 있다. 제 1 케이싱(1)의 X방향의 구멍은 브래킷(11) 및 봉지판(12)으로 봉지되어 있다. 즉, 제 1 케이싱(1)에 형성되어 있는 개구는, 모두, 봉지 구조가 실시되어 있기 때문에, 제 1 케이싱(1)의 내부의 렌즈체(4) 및 센서(6)에 대해서 높은 방진 효과를 확보할 수 있다.

광원(20)은, 광원 장착 구멍(1c)이 마련되어 있는 광원 장착 기준면(1d)과, 평면부(1h)의 ＋Z측의 면에 접촉되는 것에 의해 탑재된다. 면(1j)은 XZ 평면에 대해서 경사져 있다. 이 때문에, 돌출부(1i)는 ＋Z측을 향하여, YZ면 단면이 가늘어지도록 형성되어 있다. 이것에 의해, 판독 대상(30)에 대해서 광원(20)으로부터 조사되는 광의 입사각도를 크게 하는 것이 가능해지기 때문에, 광원(20)을 보다 자유롭게 배치할 수 있다. 예를 들면, 직접광 조명이 필요한 경우에 있어서는 광원(20)을 제 1 케이싱(1)에 근접시켜 입사각도를 작게 할 수 있다. 반대로, 산란광 조명이 필요한 경우에 있어서는 광원(20)을 제 1 케이싱(1)으로부터 떨어트려서 입사각도를 크게 할 수 있다. 또한, 광원(20)의 조도가 보다 필요하게 되는 경우에는, 광원(20)을 판독 대상(30)에 근접시킬 수 있다. 또한, 점광원을 어레이 배치한 것과 같은 광원에서 리플(편차)이 생기는 경우에는, 광원(20)을 판독 대상(30)으로부터 떨어트려 놓을 수 있다.

(실시형태 2)

본 발명의 실시형태 2에서는 이미지 센서의 구성, 및 이미지 센서의 제조 방법을 설명한다.

이하, 실시형태 2에 대해 도 7 내지 도 14를 이용하여 설명한다. 실시형태 2에서는 직교 좌표계 XYZ를 이하와 같이 정의한다. 이미지 센서(200)의 주주사 방향을 X축, 부주사 방향을 Y축으로 한다. X축 및 Y축으로 직교하는 방향을 Z축으로 한다. 판독 대상은 이미지 센서(200)의 Z축 방향으로 배치된다. 이미지 센서(200)로부터 판독 대상의 방향을 Z축의 양의 방향으로 한다. 이하, 주주사 방향을 X방향, 부주사 방향을 Y방향이라고 한다. Z방향은 초점 심도의 방향이다. 또한, 이미지 센서(200)의 판독 대상측을 ＋Z측, 그 반대측을 -Z측이라고 한다. 마찬가지로, 주주사 방향의 일방측을 ＋X측, 타방측을 -X측이라고도 한다. 또한, 부주사 방향의 일방측을 ＋Y측, 타방측을 -Y측이라고도 한다. 게다가, 실시형태 2에 대해서는, 이미지 센서(200)의 판독 폭이란, 이미지 센서(200)가 판독할 수 있는 직선의 길이이다. 보다 상세하게는, 판독 폭이란, 주주사 방향을 따른 직선의 길이이다. 도면중 동일 부호는 동일 또는 상당 부분을 나타낸다.

도 7은 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 분해도이다. 도 8은 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 사시도이다. 도 9는 실시형태 2에 따른 이미지 센서를 부주사 방향에서 바라본 측면도이다. 도 10은 실시형태 2에 따른 이미지 센서를 주주사 방향에서 바라본 측면도이다. 도 11은 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 봉지판을 제거했을 때, 이미지 센서를 주주사 방향에서 바라본 측면도이다. 도 12는 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 브래킷을 제거했을 때, 이미지 센서를 주주사 방향에서 바라본 측면도이다. 도 13은 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 부주사 방향 단면도이다. 부주사 방향 단면이란, 주주사 방향으로 직교하는 면이다. 즉, 부주사 방향 단면이란, YZ면 단면이다. 도 14는 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 주주사 방향 단면도이다. 주주사 방향 단면이란, 부주사 방향으로 직교하는 면이다. 즉, 주주사 방향 단면이란, XZ면 단면이다.

이미지 센서(200)는 제 1 케이싱(1)과, 제 1 투명판(2)과, 렌즈체(결상 광학계)(4)와, 센서(수광부)(6)와, 센서 기판(7)과, 기판 보지판(9)과, 신호 처리 기판(10)과, 브래킷(41)과, 봉지판(42)과, 방열면(방열 핀)(15e)을 갖는 제 2 케이싱(15)과, 제 2 투명판(16)과, 광원(20)을 구비하고 있다.

제 1 케이싱(1)은 금속이나 수지 등의 성형성이 좋은 재료를 이용하고, 압출이나 사출 성형, 또는 절삭 가공 등에 의해서 제조된 프레임이다. 제 1 케이싱(1)의 ＋Z측의 면에는, 개구(1f)가 형성되어 있다. 개구(1f)의 가장자리 부분에는, 제 1 투명판(2)을 지지하는 단차 부분(1g)이 형성되어 있다. 단차 부분(1g)의 단차는 적어도 X방향을 따라서 계단 형상으로 형성되어 있다. 개구(1f)는 광이 통과하는 광로가 된다. 이 때문에, 개구(1f)는, X방향의 길이가 판독 폭보다 크고, Y방향의 길이가 렌즈체(4)의 Y방향의 길이보다 크게 형성되어 있다. 또한, 제 1 케이싱(1)에는, X방향으로 연장하는 구멍이 형성되어 있다. 구멍의 Y방향 및 Z방향의 길이는, 렌즈체(4) 및 렌즈 지지판(5)의 각각의 Y방향 및 Z방향의 길이보다 크다.

제 1 케이싱(1)의 -Z측의 표면에는, 센서 구동 기판(8) 및 기판 보지판(9)을 보지하기 위해서 보지 홈이 형성되어 있다. 보지 홈은 X방향을 따라서 직선 형상으로 형성되어 있다. 보지 홈은 Y방향으로 어긋난 위치에 형성되어 있다. 또한, 제 1 케이싱(1)의 -Z측의 표면에는, Z방향으로 깊은 홈이 형성되어 있다. 해당 홈은, 제 1 케이싱(1)이 센서 기판(7) 상의 실장 부품과 간섭하지 않도록, Y방향 및 Z방향의 길이가 실장 부품보다 크게 형성되어 있다.

제 1 케이싱(1)의 광원 장착 기준면(1d)과 제 1 투명판(2)을 탑재하고 있는 면 사이에는, XZ 평면에 대해서 경사지는 면(1j)이 형성되어 있다. 이 때문에, 돌출부(1i)는, ＋Z측을 향하여, YZ면 단면이 가늘어지도록 형성되어 있다.

제 1 투명판(2)은 예를 들면, 유리나 수지로 성형되어 있다. 제 1 투명판(2)은 개구(1f)를 덮는 커버로서 기능한다. 제 1 투명판(2)은, 판독 대상에서 반사된 광의 감쇠를 억제하기 위해서 투명한 재료로부터 구성되어 있다. 판독 대상은 제 1 투명판(2)에 대해서 ＋Z측에 떨어진 위치에 배치된다. 광은 제 1 투명판(2)을 투과하여 렌즈체(4)에 입사한다.

시일(3)은 양면이 접착면이 되어 있는 시트 형상의 재료로 구성된다. 시일(3)은, 길이가 단차 부분(1g)의 X방향 및 Y방향의 길이보다 작게 형성되어 있다. 시일(3)의 중앙부에는, 제 1 투명판(2)을 투과하는 광을 차단하지 않도록, 개구부가 형성되어 있다.

렌즈체(4)는, 광을 수속하여 결상하는 광학 부재(예를 들면, 로드 렌즈 어레이, 매크로 렌즈 어레이 등의 렌즈 어레이) 또는 광학 부재를 복합한 것(예를 들면, 미러군과 렌즈를 조합한 것과 같은 결상 광학계)이다. 센서(6)는 렌즈체(4)를 통과한 광을 수광하는 센서 IC(수광 소자)로 이루어지는 센서 어레이이다.

실시형태 2에서는, 렌즈체(4)가 로드 렌즈 어레이인 것으로 하여 설명을 실행한다. 로드 렌즈 어레이는, 정립 등배의 상을 맺는 로드 렌즈가 X방향으로 다수 배열되어 프레임등에서 형성된 것이다. 실시형태 2에서는, 간략화를 위해, 렌즈체(4)로서 X방향으로 가고 긴 상자 형상의 외형만을 도시한다.

센서 기판(7)은, 센서(6)가 X방향으로 판독 폭의 길이에 대응하도록, 센서(6)가 실장된 판재이다. 센서 기판(7)은 X방향으로 연장한다. 센서(6)는 광전변환 소자이다. 센서(6)는 센서 구동 기판(8)에 와이어 본딩 등을 이용하여 전기적으로 접속된다. 센서(6)는 렌즈체(4)에서 수속된 광을 수광하여 광전변환을 실행한다. 센서(6)는 센서 구동 기판(8)과 전기적으로 접속되는 것에 의해, 센서 구동 기판(8)에 의해서 구동된다. 센서(6)는 전기 신호로 변환한 광을 센서 구동 기판(8)에 출력한다.

센서 구동 기판(8)은 X방향으로 연장하는 회로 기판이다. 센서 구동 기판(8)은 신호 처리 기판(10)과 접속 가능한 커넥터(8a)를 갖고 있다. 센서 구동 기판(8)은 제 1 케이싱(1)에 고정되기 위한 끼워맞춤 구멍(8b)을 갖는다. 센서 구동 기판(8)은, 센서(6)를 구동하기 위한 회로와 해당 회로에 접속하기 위한 패드 등을 갖고 있다.

신호 처리 기판(10)은 회로 기판이다. 센서 구동 기판(8)과 접속 가능한 커넥터(10a)와, 광원 구동용 커넥터(10b)와, 커넥터(10c)와, 끼워맞춤 구멍(10d, 10e)을 갖고 있다. 커넥터(10a)는, 센서 구동 기판(8)에 접속되기 위한 커넥터이다. 커넥터(10c)에 대해서는 도시하지 않는다. 커넥터(10c)는 외부 기기에 접속되기 위한 커넥터이다. 신호 처리 기판(10)은 제 1 케이싱(1)에 고정하기 위한 끼워맞춤 구멍(10e)을 갖는다. 또한, 센서 구동 기판(8)은, 광원(20)을 구동하는 전원 회로와 신호 처리 회로인 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)를 갖는다. 신호 처리 기판(10)과 센서 구동 기판(8)은 필요에 따라 일체화되어도 좋다.

브래킷(41)은 YZ 평면에 평행한 면과 XZ 평면에 평행한 면을 갖는 대략 L자 형상의 부재이다. 브래킷(41)은 금속판 등으로 구성된 판재로 이루어진다. 브래킷(41)은, YZ 평면에 평행한 면에, 케이싱 끼워맞춤 구멍(41a)과, 봉지판 끼워맞춤 구멍(41b)을 갖는다. 제 1 케이싱(1)에 제 2 케이싱(15)이 장착되면, 제 2 케이싱(15)의 ＋X측 및 -X측에는 개구가 형성된다. 브래킷(41)의 YZ 평면에 평행한 면은, 제 2 케이싱(15)의 ＋X측 및 -X측에 형성되는 개구와 마찬가지이지만 그 이상의 면적으로 형성되어 있다. 이것에 의해, 브래킷(41)은, 제 2 케이싱(15)에 형성되는 개구(15g)를 남기고, 제 2 케이싱(15)의 내부에 형성되는 공간의 ＋X측 및 -X측을 막을 수 있다. 개구(15g)는 제 2 케이싱(15)의 ＋X측 및 -X측에 형성된다. 개구(15g)는, 제 1 케이싱(1)보다 ＋Z측에 형성된다. 브래킷(41)은, 봉지판(42)과 함께, 제 2 케이싱(15)의 ＋X측 및 -X측을 덮는다. 브래킷(41)은 대략 L자 형상을 기본 구성으로 하고, 필요한 강도에 따라, 예를 들면 상자형으로 하는 등의 보강 구조를 마련해도 좋다.

봉지판(42)은 YZ 평면에 평행한 면과 XY 평면에 평행한 면을 갖는 대략 L자 형상의 부재이다. 봉지판(42)은 금속이나 수지 등으로 구성된 판재로 이루어진다. 봉지판(42)은 끼워맞춤 구멍(42a)과, 유리 가압면(42b)을 갖는다. 끼워맞춤 구멍(42a)은, 브래킷(41)의 YZ 평면에 평행한 면에 봉지판(42)이 고정되기 위한 구멍이며, 봉지판 끼워맞춤 구멍(41b)과 YZ좌표가 일치한다. 유리 가압면(42b)은 봉지판(42)의 -Z측에 있어서의 XY 평면에 평행한 면이다. 유리 가압면(42b)은 봉지판(42)에 있어서의 YZ 평면에 평행한 면과 연속하고 있다. 또한, 유리 가압면(42b)의 Y방향의 길이는 제 2 투명판(16)의 Y방향의 길이와 동일하다. 유리 가압면(42b)의 Z방향의 길이는 제 2 투명판(16)과 플레이트(18)의 Z방향의 길이의 차분(差分)의 1/2과 동일하다.

커버(13)는 ＋Z측으로 개구한 상자체이다. 커버(13)는 금속판이나 성형품 등으로 형성된다. 커버(13)는 끼워맞춤 구멍(13a)를 갖는다.

제 2 케이싱(15)은 금속이나 수지 등의 성형성이 좋은 재료를 이용하고, 압출이나 사출 성형, 또는 절삭 가공 등에 의해서 제조된 기둥 모양의 부재이다. 제 2 케이싱(15)은 X방향으로 연장한다. 제 2 케이싱(15)은 제 1 케이싱 장착면(15a)과, 제 1 케이싱 장치 구멍(15b)과 광원 기판 장착면(15c)과 유리 장착면(15d)과 방열면(15e)을 갖는다.

제 1 케이싱 장착면(15a)은 광원 장착 기준면(1d)과 평행이다. 제 1 케이싱 장치 구멍(15b)은 제 1 케이싱 장착면(15a) 상에 배치된다. 제 1 케이싱 장치 구멍(15b)은 광원 장착 구멍(1c)과 Y방향이 겹친다. 광원 기판 장착면(15c)은 제 1 케이싱 장착면(15a)과 연속하고 있다. 광원 기판 장착면(15c)은, 제 1 케이싱 장착면(15a)에 대해서 각도를 갖고, X방향으로 연장한다. 광원 기판 장착면(15c)과 제 1 케이싱 장착면(15a)이 이루는 각도를 θ로 하면, 90도＜θ＜180도이다. 광원(20)의 조사 방향이 광원 기판 장착면(15c)과 수직인 경우, 판독 대상에 대한 입사각도는 180－θ이다. 유리 장착면(15d)은 제 1 투명판(2)의 -Z측의 면과 평행이다. 유리 장착면(15d)은 제 2 투명판(16)과 플레이트(18)를 지지하는데 충분한 면적으로 형성되어 있다. 유리 장착면(15d)은, 광원(20)으로부터 판독 대상까지의 광로를 차단하지 않도록, 광원 기판 장착면(15c)의 ＋Z측에는 연장하고 있지 않다.

방열면(15e)은 광원 기판 장착면(15c)의 Y방향의 이면측에 위치하는 면이다. 방열면(15e)은 핀 형상의 돌출부에 의해서 형성된 면이다. 방열면(15e)의 핀은 Y방향으로 돌출되어 있다. 방열면(15e)은 광원(20)으로부터의 발열을 대기중으로 방열한다. 또한, 방열면(15e)의 핀에 대해서는, 핀의 날개의 매수나 길이, 폭, 피치 등을 광원(20)의 발열량이나 이미지 센서(200)의 외형 제약 등의 설계 조건에 따라 최적화하는 것이 가능하다.

제 2 투명판(16)은 예를 들면, 유리나 수지로 성형되어 있다. 제 2 투명판(16)은 제 2 케이싱(15)의 ＋Z측의 개구를 덮는 커버로서 기능한다. 제 2 투명판(16)은 판독 대상에서 반사된 광의 감쇠를 억제하기 위해서 투명한 재료로 구성되어 있다. 판독 대상은 제 2 투명판(16)의 ＋Z측에 배치된다.

시일(17)은 양면이 접착면이 되어 있는 시트 형상의 재료로 구성된다. 시일(17)은 길이가 플레이트(18)의 X방향 및 Y방향의 길이보다 작게 형성되어 있다. 시일(17)의 중앙부에는, 제 2 투명판(16)을 투과하는 광을 차단하지 않도록, 개구부가 형성되어 있다.

플레이트(18)는 수지를 성형하는 것에 의해 구성된다. 플레이트(18)는 시트 형상 또는 판 형상의 부재이다. 플레이트(18)는 길이가 유리 장착면(15d)의 X방향 및 Y방향의 길이보다 작게 형성되어 있다. 플레이트(18)의 중앙부에는, 제 2 투명판(16)을 투과하는 광을 차단하지 않도록, 개구부가 형성되어 있다. 플레이트(18)의 개구부는 시일(17)의 개구부와 XY 평면 상에서 동일 형상이 된다.

광원 기판(19)은 길이가 광원 기판 장착면(15c)의 X방향 및 Y방향의 길이보다 작게 형성되어 있다. 광원 기판(19)은 X방향으로 연장하는 판재이다. 광원 기판(19)은 유리 에폭시 기판 또는 알루미늄이나 구리 등의 금속 기판으로 구성된다. 광원 기판(19)은, 광원(20)을 구동하기 위한 전원이 공급되는 커넥터(19a)를 갖는다. 광원 기판(19)은 필요에 따라, 분할된 기판이 X방향으로 나열된 구성이어도 좋다.

광원(20)은 LED 등의 점광원이다. 광원(20)은 필요에 따라서 복수색 광원, 예를 들면, 적, 청, 녹, UV광, 적외광을 발생시키는 복수색 광원을 조합한 구성이어도 좋다. 또한, 광원 기판(19)에는, X방향뿐만 아니라 Y방향에도 복수의 광원(20)이 탑재되어도 좋다.

하니스(harness)(21)는 광원(20)을 구동하기 위한 케이블이다. 하니스(21)는 광원 기판(19)과 신호 처리 기판(10)을 접속하는데 충분한 길이로 형성되어 있다.

시일(22)은 양면이 접착면이 되어 있는 시트 형상의 재료로 구성된다. 시일(22)의 접착면은, 광원 기판(19)의 접착면과 동일한 형상이다. 시일(22)은 열전도성이 좋은 재료로 구성되는 것이 바람직하다.

다음에, 실시형태 2에 따른 이미지 센서(200)의 제조 방법에 대해 설명한다.

제 1 투명판(2)은 시일(3)에 의해서 개구(1f)에 고정된다.

렌즈 지지판(5) 및 렌즈체(4)는 접착제나 양면 테이프 등을 이용하여 접착된다. 또한, 렌즈 지지판(5) 및 렌즈체(4) 중 어느 쪽도 단수일 필요는 없고, 복수의 부재가 서로 연결된 구성이어도 좋다. 렌즈체(4)를 지지하는 렌즈 지지판(5)은, 제 1 케이싱(1)에 삽입되어 보지된다. 이것에 의해, 렌즈체(4)의 초점은 판독 대상이 반송되는 면에 맞도록 배치된다.

센서 기판(7) 및 센서 구동 기판(8)은, 기판 보지판(9)에 장착된다. 이것에 의해, 기판 보지판(9)은 센서 기판(7) 및 센서 구동 기판(8)을 ＋Z측에 보지한다. 센서 기판(7)은 접착제나 테이프 등을 이용하여 기판 보지판(9)에 접착된다. 센서 기판(7)이 기판 보지판(9)에 접착될 때에, 센서 기판 장착 기준면(9b)에 대해서 센서 기판(7)의 ＋Y측의 면이 접촉하는 것에 의해, 센서 기판(7) 및 기판 보지판(9)은 Y방향 및 Z방향에 있어서, 상대적으로 높은 위치 정밀도가 확보된다. 센서(6)는 센서 기판(7) 상에 실장된다. 센서 구동 기판(8)은, 기판 보지판(9)의 본체면(9g)에 접촉하는 것에 의해, 센서 기판(7)과 평행으로 배치된다. 게다가, 센서 구동 기판(8)은 끼워맞춤 구멍(9f)과 끼워맞춤 구멍(8b)이 Z방향으로 겹쳐지도록 배치된 후, 접착제나 테이프 등을 이용하여 접착된다.

끼워맞춤 구멍(9e)은 센서(6)의 ＋Y측에 형성되어 있다. 끼워맞춤 구멍(9f)은 센서(6)의 -Y측에 형성되어 있다. 센서(6)는 Y방향에 있어서, 끼워맞춤 구멍(9e)과 끼워맞춤 구멍(9f)의 중간에 배치되어 있다. 기판 보지판(9)은, 끼워맞춤 구멍(9e)에 삽입되는 스페이서-나사(31)의 텐션을 받는다. 기판 보지판(9)은, 끼워맞춤 구멍(9f)에 삽입되는 스페이서-나사(31)의 텐션을 받는다. 이것에 의해, 기판 보지판(9)은 ＋Z측을 향해 보지된다. 이 때문에, 센서(6)는 기판 보지판(9)에 의해, ＋Z측을 향해 보지된다. 센서(6)는 센서 기판(7) 및 기판 보지판(9)이 스페이서-나사(31)에 의해서 제 1 케이싱(1)에 고정되어도, 스페이서-나사(31)의 체결시의 텐션의 영향을 받기 어렵다. 이 때문에, 센서(6)는 체결시의 텐션에 의한 특성 변동을 받지 않는다. 이것에 의해, 센서(6)는 안정되어 보지된다. 또한, 센서 기판(7)과 기판 보지판(9)을 제 1 케이싱(1)에 고정하는 수단은 스페이서-나사(31)에 한정하지 않고, 리벳에 의한 끼워맞춤이나 접착 등이어도 좋다.

신호 처리 기판(10)은, 커넥터(10a)가 커넥터(8a)에 끼워맞춤되는 것에 의해, 센서 구동 기판(8)과 전기적으로 접속된다. 끼워맞춤 구멍(10d)과 끼워맞춤 구멍(9e)은 Z방향으로 겹쳐진다. 끼워맞춤 구멍(9e)에 삽입된 스페이서-나사(31)의 나사 구멍과 끼워맞춤 구멍(10d)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 기판 보지판(9)과 신호 처리 기판(10)은 체결된다. 게다가, 끼워맞춤 구멍(10e)과 끼워맞춤 구멍(9f)은 Z방향으로 겹쳐진다. 끼워맞춤 구멍(9f)에 삽입된 스페이서-나사(31)의 나사 구멍과 끼워맞춤 구멍(10e)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 기판 보지판(9)과 신호 처리 기판(10)은 보다 강고하게 체결된다. 이것에 의해, 신호 처리 기판(10)은 제 1 케이싱(1)에 간접적으로 고정된다. 또한, 신호 처리 기판(10)과 센서 구동 기판(8)을 일체화했을 경우는, 센서 구동 기판(8)을 제 1 케이싱(1)에 고정함으로써, 신호 처리 기판(10)이 제 1 케이싱(1)에 고정되는 일은 말할 필요도 없다.

브래킷(41)은 케이싱 끼워맞춤 구멍(41a)과 제 1 케이싱(1)의 브래킷 장착 구멍(1a)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해 제 1 케이싱(1)에 고정된다.

광원(20) 및 커넥터(19a)는, 광원 기판(19)에 납땜을 이용하여 실장하는 것에 의해서 조립할 수 있다. 이것에 의해, 광원 기판(19)은 선형상 광원이 된다. 또한, 광원 기판(19) 및 광원(20) 대신에, 예를 들면, 램프나 EL광원 등의 면광원을 이용해도 좋다.

광원 기판(19)은 광원 기판 장착면(15c)에 시일(22)을 이용하여 고정된다.

제 2 케이싱(15)은 나사(14)가 제 1 케이싱 장치 구멍(15b)에 삽입되는 것에 의해, 제 1 케이싱(1)에 고정된다. ＋Y측의 제 2 케이싱(15)과 마찬가지로, －Y측의 제 2 케이싱(15)도, 제 1 케이싱(1)에 고정된다.

제 2 케이싱(15)이 제 1 케이싱(1)에 고정된 것에 의해, 제 2 케이싱(15)의 -Z측의 면은 평면부(1h)의 ＋Z측의 면에 접촉한다. 제 1 케이싱 장착면(15a)은 광원 장착 기준면(1d)에 접촉한다. 이것에 의해, 제 2 케이싱(15) 및 제 1 케이싱(1)은, Z방향에 있어서, 상대적으로 높은 위치 정밀도로 고정되어 있다.

제 2 케이싱(15)이 제 1 케이싱(1)에 장착된 것에 의해, 평면부(1h)와 방열면(15e) 사이에는, 오목부(15f)가 형성된다. 오목부(15f)는 Y방향으로 움푹 패여 있다. 보다 상세하게는, 오목부(15f)는 제 1 케이싱(1)의 평면부의 ＋Z측의 면과, 방열면(15e)의 핀의 -Z측의 면과, 제 1 케이싱(1)의 평면부와 방열면(15e) 사이에 위치하는 제 2 케이싱의 XZ 평면에 평행한 면에 의해서 둘러싸여서 형성된다. 오목부(15f)는 제 2 케이싱(15)의 광원 기판 장착면(15c) 부근과 평면부(1h) 사이에 형성되어 있다.

하니스(21)가 일단에 갖는 단자는 커넥터(19a)에 삽입된다. 하니스(21)가 타단에 갖는 단자는 광원 구동용 커넥터(10b)에 삽입된다. 하니스(21)는, 평면부(1h)로부터 제 1 케이싱(1)의 밖으로 취출되고, 오목부(15f)를 경유하여 제 2 케이싱(15)에 고정된 광원 기판(19)에 접속된다. 보다 상세하게는, 하니스(21)는 광원 구동용 커넥터(10b)로부터, 평면부(1h)의 ＋X측에 형성된 오목부와, 오목부(15f)와, 제 2 케이싱(15)의 ＋X측에 형성된 오목부를 순서대로 통과하여, 커넥터(19a)를 향해 늘어난다. 이 때문에, 하니스(21)의 굵기, 개수가 변화해도, 각각의 오목부에 하니스(21)를 통과할 수 있는 한, 이미지 센서(200)의 X방향, Y방향, Z방향의 길이는 변화하지 않는다.

커버(13)는 끼워맞춤 구멍(13a)과 커버 장착 구멍(1b)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 제 1 케이싱(1)에 고정된다.

제 2 투명판(16)은 시일(17)에 의해서 플레이트(18)에 접착된다. 제 2 투명판(16)은, 개구(15g)로부터 유리 장착면(15d)을 따라, 제 2 케이싱(15)의 내부를 향해 X방향으로 삽입된다. 플레이트(18)의 Y방향의 길이는, 제 2 투명판(16)의 Y방향의 길이보다 크고, 유리 장착면(15d)에 형성된 개구의 Y방향의 길이보다 작다. 이 때문에, 제 2 투명판(16)이 개구(15g)에 삽입될 때, 플레이트(18)는, 제 2 투명판(16)이 미끄러지기 위한 레일로서 기능한다. 플레이트(18)는 제 2 케이싱(15)과 제 2 투명판(16) 사이를 막기 때문에, 이물 혼입을 방지하는 것이 가능하게 된다.

봉지판(42)은 브래킷(41)에 장착된다. 유리 가압면(42b)은 플레이트(18)의 ＋Z측에 위치하지만, 제 2 투명판(16)의 ＋Z측에는 위치하지 않는다. 이것에 의해, 봉지판(42)은 제 2 투명판(16)을 직접 누르지 않는다. 즉, 봉지판(42)은 간접적으로 제 2 투명판(16)을 X방향 및 Z방향으로 고정한다. 플레이트(18)의 ＋Z측에 봉지판(42)이 위치하는 것에 의해, 제 2 케이싱(15)과 제 2 투명판(16) 사이에 형성된 간극은 막혀지기 때문에 이물 혼입을 방지하는 것이 가능하게 된다. 또한, 봉지판(42)이 브래킷(41)에 장착되는 수단은, 나사(14)를 이용한 고정 수단에 한정되지 않고, 리벳에 의한 끼워맞춤이나 접착 등이 이용되어도 좋다.

다음에, 실시형태 2에 있어서의 화상 정보의 흐름에 대해 설명한다.

도 15는 실시형태 2에 따른 이미지 센서의 광로 예를 도시하는 도면이다. 광원(20)은 하니스(21)를 거쳐서 신호 처리 기판(10)에 의해서 구동된다. 광원(20)으로부터의 광은, 제 2 투명판(16)을 투과하여 판독 대상(30)에 조사된다. 판독 대상(30)에서 반사된 광은 제 2 투명판(16) 및 제 1 투명판(2)을 투과하여 렌즈체(4)를 거쳐서 센서(6) 상에 결상한다. 이것에 의해, 판독 대상(30)의 화상 정보는, 광으로서 센서(6) 상에 결상한다. 광전변환된 광은 센서(6)로부터 센서 구동 기판(8)을 거쳐서 신호 처리 기판(10)에 도달하고, 커넥터(10c)를 거쳐서 이미지 센서(200)의 외부 기기에 출력된다. 이것에 의해, 판독 대상(30)의 화상 정보는 전기 신호로서 이미지 센서(200)의 외부 기기에 출력된다.

다음에, 실시형태 2에 있어서의 광원(20)으로부터 발생하는 열의 흐름에 대해 설명한다.

광원(20)으로부터 발생하는 열은 광원(20)이 광원 기판(19)에 실장된 면을 통해서 광원 기판(19)에 전열된다. 광원 기판(19)의 열은 광원(20)이 실장되고 있는 면의 이면에 밀착하고 있는 시일(22)에 전열된다. 시일(22)의 열은 광원 기판 장착면(15c)을 통해서 제 2 케이싱(15)에 전열된다. 제 2 케이싱(15)의 열은, 광원 기판 장착면(15c)으로부터의 열이 제 2 케이싱(15) 내에 확산된 후, 방열면(15e)을 포함한 제 2 케이싱(15)의 표면에서 대기중으로 방열된다.

하니스(21)는 오목부(15f)를 하니스 루트로 하여 배선된다. 오목부(15f)는 제 2 케이싱(15)의 내측으로 움푹 패여 있다. 이 때문에, 하니스(21)는 제 2 케이싱(15)의 외형보다 안쪽으로 배선된다. 이것에 의해, 이미지 센서(200)는, 단순한 구조가 되기 때문에, 이미지 센서(200)에 부재를 장착하는 작업 등이 이루어지는 경우에, 하니스(21)를 걸리게 하는 등의 작업 미스에 의한 제품 파괴를 미리 방지할 수 있다.

다음에, 실시형태 2의 이미지 센서(200)의 방진 효과에 대해서 설명한다. 개구(1f)는 제 1 투명판(2)으로 봉지되어 있다. 제 1 케이싱(1)의 -Z측의 개구는 센서 구동 기판(8) 및 기판 보지판(9)에 의해서 봉지되어 있다. 제 1 케이싱(1)의 X방향의 구멍은 브래킷(41) 및 봉지판(42)으로 봉지되어 있다. 즉, 제 1 케이싱(1)에 형성되어 있는 개구는, 모두, 봉지 구조가 실시되어 있기 때문에, 제 1 케이싱(1)의 내부의 렌즈체(4) 및 센서(6)에 대해서 높은 방진 효과를 확보할 수 있다.

한편, 유리 장착면(15d)에는, 플레이트(18) 및 제 2 투명판(16)이 탑재되어 있다. 플레이트(18)의 X방향 및 Y방향의 길이는, 유리 장착면(15d)의 X방향 및 Y방향의 길이와 대체로 동일하다. 게다가, 플레이트(18)의 ＋Z측의 면의 일부는, 제 2 투명판(16)의 -Z측의 면과 Z방향이 겹치고 있다. 또한, 제 1 케이싱 장착면(15a)은 광원 장착 기준면(1d)에 접촉하고 있다. 제 2 케이싱(15)의 -Z측의 면은 평면부(1h)의 ＋Z측의 면에 접촉하고 있다. 또한, 제 2 케이싱(15)의 ＋X측 및 -X측은 브래킷(41) 및 봉지판(42)에 의해서 덮인다. 또한, 봉지판(42)은 플레이트(18)의 ＋X측 및 -X측을 덮기 때문에, 광원(20)과 제 1 케이싱(1)의 내부의 렌즈체(4) 및 센서(6)에 대해서 높은 방진 효과를 확보할 수 있다. 즉, 제 2 케이싱(15)에 형성되어 있는 개구는 모두 봉지되어 있기 때문에, 광원(20)과 제 1 케이싱(1)의 내부의 렌즈체(4) 및 센서(6)에 대해서 높은 방진 효과를 확보할 수 있다. 광원 기판 장착면(15c)에는, 광원 기판(19)이 시일(22)에 의해서 고정되어 있다. 이 때문에, 광원(20)은 제 2 케이싱(15)에 보지되어 있다. 제 2 케이싱(15)은, 광원 장착 구멍(1c)에 나사(14)가 삽입되는 것에 의해, 제 1 케이싱(1)에 체결되어 있다. 나사(14)를 착탈하는 것에 의해, 제 1 케이싱(1)으로부터 제 2 케이싱(15)을 용이하게 장착되거나 떼어내는 것이 가능하다. 이것에 의해, 나사(14)를 착탈하는 것에 의해, 제 1 케이싱(1)을 봉지한 채로, 광원 기판(19) 및 광원(20)을 교환할 수 있다.

또한, 도 11에 도시되는 바와 같이, 브래킷(41)은 유리 장착면(15d)의 ＋Z측을 덮지 않았다. 보다 상세하게는, 브래킷(41)은, 제 2 케이싱(15)의 X방향으로 개구하는 ＋Z측 또는 -Z측에 형성된 개구부를 덮지 않았다. 이 때문에, 브래킷(41)을 장착한 채로, 제 2 투명판(16) 및 플레이트(18)를 X방향으로 인출할 수 있다. 제 2 투명판(16)이 파손이나 마모에 의한 표면 상태가 열화하는 것에 의해, 이미지 센서(200)로부터 소망한 광학 특성 및 방진성을 얻을 수 없게 되는 경우가 있다. 이러한 경우여도, 제 1 케이싱(1)의 내부의 렌즈체(4)의 방진 효과를 유지하면서, 제 2 투명판(16) 및 플레이트(18)의 교환을 용이하게 실행할 수 있다.

또한, 종래, 회로판을 유기 EL 유닛의 프린트 배선판에 전기적으로 접속하는 케이블이, 케이블 개구로부터 관통 구멍을 통해서 하우징의 밖으로 인출되는 이미지 센서가 알려져 있었다(예를 들면, 일본 공개 특허 제 2008-140632 호 공보 참조). 그렇지만, 이러한 이미지 센서는, 케이블이 하우징의 밖으로 인출되기 때문에, 케이블의 굵기, 개수 등에 의해 이미지 센서의 외형이 변화한다고 하는 과제가 있었다.

이미지 센서(200)는, 하니스(21)가 제 2 케이싱(15)의 광원 기판(19)의 고정부와 평면부(1h) 사이에 형성된 제 2 케이싱(15)의 비돌출부[오목부(15f)]를 경유하여 광원 기판(19)에 접속되어 있으므로, 케이싱의 외부를 경유하여 하니스(21)가 돌아들어가도 외형 치수가 변화하지 않는다.

본 발명은, 본 발명의 광의의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이, 다양한 실시형태 및 변형이 가능하게 되는 것이다. 또한, 상술한 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 범위는 실시형태가 아니라, 특허청구의 범위에 의해서 나타난다. 그리고, 특허청구의 범위 내 및 그것과 동등의 발명의 의의의 범위 내에서 실시되는 다양한 변형이 본 발명의 범위 내로 간주된다.

본 출원은 2013년 3월 19일에 출원된 명세서, 특허청구범위, 도면, 및 요약서를 포함한 일본 특허 출원 제 2013-056763 호에 근거하는 우선권을 주장하는 것이다. 일본 특허 출원 제 2013-056763 호의 개시 내용은 참조에 의해 전체적으로 본 출원에 포함된다.

1 : 제 1 케이싱 1a : 브래킷 장착 구멍
1b : 커버 장착 구멍 1c : 광원 장착 구멍
1d : 광원 장착 기준면 1e : 렌즈체 수납부
1f : 개구 1g : 단차 부분
1h : 평면부 1i : 돌출부
1j : 면 2 : 제 1 투명판
3 : 시일 4 : 렌즈체(결상 광학계)
5 : 렌즈 지지판 6 : 센서(수광부)
7 : 센서 기판 8 : 센서 구동 기판
8a : 커넥터 8b : 끼워맞춤 구멍
9 : 기판 보지판 9a : 케이싱 장착면
9b : 센서 기판 장착 기준면 9d : 보강 구조
9e : 끼워맞춤 구멍 9f : 끼워맞춤 구멍
9g : 본체면 10 : 신호 처리 기판
10a : 커넥터 10b : 광원 구동용 커넥터
10c : 커넥터 10d : 끼워맞춤 구멍
10e : 끼워맞춤 구멍 11 : 브래킷
11a : 케이싱 끼워맞춤 구멍 11b : 봉지판 끼워맞춤 구멍
12 : 봉지판 12a : 끼워맞춤 구멍
12b : 유리 가압면 13 : 커버
13a : 끼워맞춤 구멍 14 : 나사
15 : 제 2 케이싱 15a : 제 1 케이싱 장착면
15b : 제 1 케이싱 장치 구멍 15c : 광원 기판 장착면
15d : 유리 장착면 15e : 방열면
15f : 오목부 15g : 개구
16 : 제 2 투명판 17 : 시일
18 : 플레이트 19 : 광원 기판
19a : 커넥터 20 : 광원
21 : 하니스 22 : 시일
30 : 판독 대상 31 : 스페이서-나사
41 : 브래킷 41a :케이싱 끼워맞춤 구멍
41b : 봉지판 끼워맞춤 구멍 42 : 봉지판
42a : 끼워맞춤 구멍 42b : 유리 가압면
100 : 이미지 센서 200 : 이미지 센서

Claims

피조사체에 조사되고, 상기 피조사체에서 반사된 광을 집속하는 결상 광학계와,
상기 결상 광학계에서 집속된 광을 수광하는 수광부와,
상기 수광부가 탑재되어 있는 센서 기판과,
주주사 방향으로 연장하는 단차부와, 상기 단차부의 측면에 형성되고, 상기 센서 기판의 부주사 방향의 일단측이 접촉하는 기준면을 갖고, 상기 센서 기판을 보지하는 기판 보지판과,
상기 단차부의 면이 체결되는 것에 의해, 상기 기판 보지판을 고정 또는 보지하는 케이싱을 구비하는
이미지 센서.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 기판의 부주사 방향의 타단측에 접촉하는 일단측과, 상기 기판 보지판보다 부주사 방향으로 연신하여 있는 타단측을 갖고, 상기 기판 보지판에 탑재되고, 상기 수광부를 구동시키는 센서 구동 기판을 구비하는
이미지 센서.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 기판 보지판은 상기 수광부의 이면측에 돌출부를 갖는
이미지 센서.
제 3 항에 있어서,
상기 돌출부는 주주사 방향으로 연장하여 있는
이미지 센서.